摘 要

目前研究表明，稀土元素Sc对铝合金的性能强化作用非常的好，尽管只添加微量的Sc元素也会显著的细化铝合金中的晶粒，使铝合金的材料的性能得到优化。而近年来，我国已经勘探并且发现了富含Sc元素的矿产资源，因此开发出新型A1-Sc铝合金是非常符合我国国情的一件事。在输电行业发展越来越重要的今天，研发出性能更好的铝合金输电材料可以更好的节约成本，所以在这篇文章主要讨论了稀土元素Sc对6063铝合金组织的影响，这样可以从微观组织上更深入的了解原理，来提高其性能。

实验是通过添加不同含量的稀土Sc元素，分别为0.0 ，0.05%，0.15% ，0.25% ，0.35%的含Sc铝合金，然后观察比较不同含量的合金显微组织，讨论稀土Sc元素对铝合金的组织有何影响。

结果表明：添加0.25%的Sc对6063铝合金的铸态组织具有强烈细化作用，并且Sc会与Al形成Al₃Sc第二相，进而形成异质核心，从而细化晶粒，提高合金性能。

关键词：6063铝合金；稀土元素Sc；Al-Sc合金；组织

Abstract

Recently research shows that rare earth elements Sc on the performance of the aluminum alloy strengthening effect is very good, the less content of elements of Sc will significantly refine grain size of aluminum alloy and increase the performance of aluminum alloy material. In recent years, it has exploration and discovery of mineral resources in our country which is rich of Sc elements. therefore ,it is accord with China's national conditions to develop a new type A1-Sc aluminum alloy. It has become More and more important to develop the power transmission industry today. The development of better performance of aluminum alloy transmission material can save cost, so in this article, it is mainly about discussing the influence of rare earth elements Sc on 6063 aluminum alloy. So we can learn the principles of microscopic organization to improve the performance.

It is made by adding different contents of rare earth elements of Sc in this Experiment. Respectively 0.0, 0.05%, 0.15%, 0.25%, 0.35% of Sc in the aluminum alloy, then it is compared among different contents of alloy micro-structure to discuss how rare earth elements Sc effect aluminum alloy organization.

The results showed that 0.25% Sc can strongly refine the organization of 6063 aluminum alloy. Sc and Al will become the second phase which is Al₃Sc, then the heterogeneous nuclei shows up. That is how to refine the grain and improve alloy performance.

Key Words：6063 aluminum；rare earth elements Sc；A1-Sc aluminum; structure ;

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第1章 绪论 1

1.1导电铝合金材料发展及概况 2

1.2 铝合金导线与 Al-Mg-Si 导体材料概述 3

1.3 导电铝合金材料的研究现状和长远发展 3

1.3.1 国外现状 3

1.3.2 国内现状 4

1.4 6063铝合金概况及现状 5

1.4.1铝合金的强化机制 5

1.4.2 6063合金中的化学成分 6

1.4.3 合金中的组织影响 6

1.5 含稀土的铝合金 8

1.5.1 稀土在铝合金中的应用 8

1.5.2 稀土Sc在铝合金中的应用 9

1.6 Sc对铝合金组织的影响 9

1.7研究的目的及内容 10

1.7.1 研究目的 10

1.7.2 研究内容 10

第2章 实验方法 11

2.1 原材料 11

2.2 实验设备 11

2.3.实验工艺 11

2.4金相样品的制备及观察 12

2.5形貌观察及能谱分析 13

2.6 熔化与凝固特性 13

2.7物相分析 13

第3章 稀土Sc对6063铝合金组织与性能的影响 14

3.1稀土Sc对6063铝合金铸态组织的影响 14

3.2 成分分析 15

3.3 Mg₂Si在合金中分布 16

3.4热处理对含Sc铝合金组织的影响 19

3.5 细化机理 21

第4章 结论 22

参考文献 23

致谢 26

绪论

随着科技进步以及航空航天、船舶海洋、汽车制造等领域的迅猛发展，行业用电量呈几何式增长，能源供给尤其是电能输送成为影响社会发展的重要部分。国家“十二五”规划对电线电缆行业的发展提出了明确的要求，即实现全国联网并要兼顾节能环保、安全可靠及技术先进。 作为国家“十二五”规划中电线电缆行业的重点，农网改造计划对导线提出了巨大的需求，国家电网及南方电网计划未来几年内将投入超过5000亿元用于建设和改造农村用网，这将标志着中国电缆工业将进入一个新的时期。另一方面，全国联网已经近在眼前，对导线行业也提出了更高的要求，长程、容量、环境等因素要求导线需具备更高的耐蚀、耐热、高强、高导性能。

而且随着我国经济的高速发展，电力行业的发展势头越来越好。而由于我国幅员辽阔，远距离输电、高压输电也将逐步进行改造。现阶段我国的输电导线的成分主要是铜，但是我国铜矿资源严重缺乏，对外依存度超过70%，寻找替代铜的金属具有十分重大的现实意义。虽然铜和铝都属于电的良导体，从导电率来说，铜的导电率比铝高一点，但是铝的比重轻，铝的价格比铜低，所以铝在全球的电缆工业中的应用广泛。