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铝镁硅合金导体性能

铝镁硅合金导体性能

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铝中添加镁和硅,通过淬火时效处理,析出起强化作用的 Mg2 si,使铝 的强度显著提高。这种普通使用的高强度导电铝合金,适于作架空导线。 合金中镁和硅的含量比为 1 .73 : 1,过剩镁会降低时效硬化的效果,而过剩 硅则并无影响,因此合金中的硅含量应高于形成 Mg2 si 所需的量。铝镁硅 合金按顺序进行淬火、强烈冷变形及时效处理,可使抗拉强度达 300 牛/毫 米2  以上,而导电率及大于 53% 1ACs,其耐蚀性较好,只是焊接工艺的要求 较高。

改变成分、冷加工变形度和热处理工艺,可获得具有高强度(抗拉强 度 320 - 350 牛/毫米2,导电率在 53% - 56% 1ACs)或高导电(抗拉强度在 250 - 270 牛/毫米2,导电率在 57% - 59% 1ACs)不同特性的铝镁硅合金。

由于温度升高时 Mg2 si 的强化作用显著减弱,高温下铝镁硅合金的强 度较低,但塑性很好。在铝镁硅合金中添加少量铁,能阻碍合金再结晶, 使晶粒细化,从而提高合金的耐热性。

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2 . 铝镁合金

铝中加镁,强度增高,导电率降低。导电用铝镁合金中的含镁量通常 小于 1% 。镁固溶于铝,起固溶强化作用,再结合冷加工硬化,进一步提高 强度。

由于铝镁合金的成分和组织比较简单,加工工艺较为简便,焊接性能 和耐蚀性较好。因此,和铝相似,是普遍使用的中强度导电合金。硬态的 适于作架空导线,软态的适于作电线电缆线芯等。

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3 . 铝锆合金

铝中加入少量锆,可显著提高耐热性,如添加 0 . 1%锆时,铝的再结晶 温度可提高到 320℃以上,但导电率下降 3 . 5% - 4% 1ACs。为了尽量少降 低导电率,可适当减少含锆量,再添加微量的钇。铝锆合金的机械性能、 耐蚀性能和焊接性能等均与铝相似。铝锆合金的工作温度比铝高 50℃ -  70℃,它的长期工作温度为 150℃,短时可达 180℃ - 200℃。

4 . 铝铁合金

铝中加入适量的铁采用连铸连轧工艺,可稍提高机械强度。

5 . 铝硅合金

硅在铝中主要以纯硅形态存在,固溶强化效果不大。但在熔炼时用 钠盐进行变质处理后,使硅弥散分布于铝中,可使合金强度提高,具有好 的加工特性,易拉制成极细线,用于电子工业作连接线,可代替微细金丝。

6 . 铝及铝合金的焊接与机械连接

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铝及铝合金的焊接和机械连接比铜及铜合金困难,工艺较复杂。因 此,简化和改善工艺,有利于进一步扩大铝的应用。

(1)铝及铝合金的焊接。铝氧化膜的熔点高(约 2050℃),不易还原, 密度(约 3 .75 ~ 4 . 0 克/厘米3 )比铝大,在焊接时不易从熔融铝中浮起,易 产生夹渣。同时氧化膜往往吸附了较多的水分,在气焊时会促使焊缝生 成气孔。所以焊接时去除表面氧化膜,并防止在焊接过程再氧化,是保证 焊接质量的关键。焊接处表面的氧化膜,一般可在焊接前用机械或化学 方法清除,或在焊接时用机械力将其挤去。为防止铝在焊接时再氧化,可 采用氩气保护;在气焊时,则采用焊药等措施。

铝的导热系数和比热比铁大一倍多,因此,铝焊接时要求使用能量集 中的焊接热源。另外,铝凝固时的收缩率比铁大两倍,焊接时要采取相应 的工艺措施,防止变形大而产生裂纹。

铝与铜焊接时,铝铜接触面在 250℃以上会产生脆性的 CuA12 化合物, 影响焊接质量。生成 CuA12  的数量与焊接温度和时间有关。采用快速的 闪光焊、储能焊和摩擦焊或低温的冷压焊和钎焊等方法,可减少 CuA12  的 生成。

(2)铝及铝合金的机械连接。铝的氧化膜导电性差,铝与铝或其他金 属连接时,接触电阻较大。铝与铜连接还可能发生电化学腐蚀,使接触电 阻进一步增大。用螺栓连接的接头,由于工作电流变化引起热胀冷缩,易 使铝发生永久变形,因而接头使用一定时间后,导致连接松弛,使接触电 阻增大,造成接头过热,甚至引起电弧放电使接头损坏。

因此,铝及铝合金的机械连接应根据连接件的具体情况,采用连接面 镀银或搪锡;或应用铜铝过渡连接段,以及采取适当的压接工艺等相应措 施。

导电用铝及铝合金的主要焊接与机械连接方法、简要说明和应用范 围,见表 1 - 16。

表 1 - 16   导电用铝及铝合金的主要焊接和机械连接方法

名    称

简  要  说  明

主  要  应  用  范  围

电阻焊

通电使接头加热,顶压挤出氧化膜,进行焊 接,效率高,操作简便

铝杆、铝线的焊接

 

闪光对焊

在大电流下,焊件局部接触,使金属强烈熔 化蒸发形成爆炸除去氧化物,电弧稳定后, 立即顶压焊接。接头质量较好,耗电大

制造截面达 1200 毫米2  及 以上 的铜 - 铝过渡接头

储能焊

利用电容放电加热,顶压挤出氧化膜进行焊 接。接头质量好,速度快

制造截面小于 15 毫米2  的铜 - 铝过 渡接头

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续表

 

名    称

简  要  说  明

主  要  应  用  范  围

摩擦焊

利用旋转摩擦发热进行焊接。热能利用率 高,接头质量好

制造截面为 700 毫米2  左右的铜 - 铝 过渡接头,只适用于圆形工件

 

冷压焊

利用较大机械压力挤去氧化膜,靠金属原子 间相互结合使其焊接。接头质量好,设备较 简单,焊接速度较慢

焊接铝杆和铝线,及较小铜 - 铝过渡 接头。小截面单线可用手持式冷压 钳焊接

 

氩弧焊

在氩气保护下,用 电弧进行焊接。接头质量 优良,不用焊剂,需氩气及专用设备,应有劳 动防护措施

 

大、中截面多根铝线、铝排等接头

 

气焊

用氧气乙炔气焰,使铝熔化焊接,焊后必须 除净焊剂以 防腐蚀。设备较普通,工 艺简 便,接头强度较低

小截面铝 - 铝接头;亦可用于小直径 的铜 - 铝接头,但性能较差

钎焊

用低熔点焊料进行焊接。设备简单,操作方 便,接头强度低

中、小截面铝 - 铝,铜 - 铝接头

渗铝焊

将表面清洗后的钢焊件,浸入铝液中渗铝, 再在模具中浇铝。设备简单

制造钢 - 铝过渡接头

药包焊

铝粉和氧化铁粉在高温点燃时产生高热,使 金属熔化焊接。操作简便,接头强度较低

适用于中、小截面架空铝导线的焊接

 

爆炸压接

在压接铁属表面放置炸药,引燃后产生高压 力,使金属压合。操作简便迅速,须采取安 全措施

铝与铝或其他金属如铜、铁等 的 复 合,适用于单线、绞线及带箔

套管压接

铝或铝合金套管紧压在被连接的铝导线上

电缆铝线芯及架空铝导线等的连接


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