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鋁板廠家/影響鋁合金力學性能和電導率的主要因素!有哪些?

來源:www.bipyr.icu  作者:瑞閔鋁業  發布時間:2017-1-9 15:07:09  瀏覽次數:720

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1、合金的成分與組織

一般情況下, 合金的合金化程度愈高, 合金的強度也愈高, 塑性則相反。電導率與合金的塑性變化趨勢相似, 即合金化程度愈高, 電導率愈低。這是因為元素之間形成合金后, 作為溶質元素的異類原子會引起作為溶劑元素的晶格點陣畸變, 增加了電子的散射, 使電阻率增大。此外, 合金組元間的相互作用引起有效電子數減少, 也會使電阻率增大。高強鋁合金的組織一般為固溶體的基體上分布著第二相粒子。研究表明: 無論是高強鋁合金的力學性能還是電導率都主要取決于它們的基體組織。對于固溶體基體組織來講, 固溶程度越高, 其強度越高。但電導率卻相反, 因為固溶程度越高, 表示溶質原子溶入溶劑晶格的數量越多, 引起溶劑晶格的畸變越大, 電子的散射越大, 電阻率也越大。固溶體的電阻率ρs可用馬基申定律表示:  ρs=ρs1s2      ( 1)

式中: ρs1----溶劑的電阻率;

ρs2-----溶質引起的電阻率,它等于γ·ξ, γ為溶質的量比,ξ為百分之一溶質量比的附加電阻率。

由( 1) 式可知: 固溶體的電阻由溶劑的電阻和溶質的電阻兩部分組成, 并與溶質原子的濃度有關; 即使溶質元素的電導率比溶劑元素的電導率大, 形成固溶體后, 電阻率也要增大。

合金的均質程度和組織形態對合金的力學性能有影響, 同樣對電學性能也有影響。如不均勻固溶體( 溶質原子產生偏聚) 的電阻率大于均勻固溶體的電阻率; 多相合金的電阻率不僅與組成相的電阻率及相對量有關, 而且與合金的組織形態有關。

2、冷塑性變形

冷塑性變形使鋁合金的晶體缺陷增多、晶格畸變加劇, 引起材料的強度、硬度升高, 塑性、韌性降低。這種晶格畸變和晶體缺陷增加, 特別是空位濃度的增加, 會造成點陣電場的不均勻而加劇電子波的散射, 結果引起材料的電阻率增大。所以說冷塑性變形對鋁合金的力學性能和電導率均有影響, 但影響趨勢相反。即冷塑性變形使鋁合金的力學性能產生強化( 加工硬化) , 電學性能產生弱化( 電導率降低)。

3、回復與再結晶

回復可以減少材料的晶體缺陷, 特別是點缺陷濃度, 使點陣電場的不均勻程度降低, 結果使鋁合金的電阻率降低。再結晶可以消除鋁合金冷塑性變形時形成的晶體缺陷和晶格畸變, 使鋁合金的組織恢復到冷塑性變形前的狀態, 此時, 電阻率也恢復到冷塑性變形前的狀態。對鋁合金的力學性能而言, 回復可以消除材料的內應力, 再結晶可以使其力學性能恢復到冷塑性變形前的狀態。所以說回復與再結晶對鋁合金的力學性能和導電率的影響趨勢相同。

4、溫度

以自由電子為導電機理的金屬材料, 盡管溫度對有效電子數和電子平均速度幾乎沒有影響, 但由于溫度升高而引起離子振動加劇, 原子無序度增加,會使電子運動的自由程減小, 散射幾率增加, 結果導致材料的導電率降低( 電阻率增大) 。純金屬的電阻率與溫度的關系見式2: ρt0(1+αΔT)   (2)

式中:  ρt----電阻率;

ρ0----標準態( 通常為20°C) 的電阻率;

α---- 電阻溫度系數;

ΔT---- 溫差( 環境溫度--標準溫度) 。

金屬材料的強度、硬度一般隨溫度的升高而降低, 鋁合金也是如此。即溫度對鋁合金強度、硬度等力學性能的影響與溫度對鋁合金電導率的影響有相似的趨勢。

5、熱處理工藝

當鋁合金的成分一定時, 其力學性能和電導率的高低就取決于該材料的內部組織, 而材料的內部組織又受其熱處理工藝的影響。所以, 研究熱處理工藝對鋁合金力學性能和電導率的影響有十分重要的意義。鋁合金的熱處理工藝, 主要是固溶和時效處理, 其次均勻化和再結晶退火。這些工藝主要是影響合金的均勻性、第二相分布和組織形態, 并以此來影響合金的力學性能和電導率。固溶處理的一般情況是: 固溶程度越高, 合金的力學性能越高, 電導率越低( 因為合金的固溶程度越高, 晶格畸變程度越大, 電子散射越嚴重)。時效處理的一般情況是: 時效初期合金的強度和電導率變化趨勢相同, 時效后期二者的變化趨勢相反, 這主要取決于強化相的析出程度。此外, 時效方式對合金的力學性能和電導率也有影響, 如對7075 鋁合金的研究表明:雙級時效的電導率高于單級時效的電導率。

 

 

                              


 

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