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隨著計算機的發(fā)展，電腦運行速度不斷提高，功能不斷增強 提高和加強電腦散熱速度是保證和穩(wěn)定電腦運行的前提條件，研究和開發(fā)出新的電腦散熱片材料則是首選途徑，純鋁的導電、導熱性僅次于銀和銅的，但由于其強度不夠，切削性不好，粘刀，難以加工成形，不能直接用來生產(chǎn)電腦散熱片：本研究通過添加合金元素來改善工業(yè)純鋁性能的不足，提高其強度、改善其切削性能。根據(jù)金屬導電理論可知，工業(yè)純鋁的導電性對雜質特別敏感，微量合 金元素的加入對其導電率影響很大，本文研究了RP(稀土)和工業(yè)純鋁性能的影響。
１ 試驗材料及方法
�。保� 試驗材料
試驗用鋁牌號為1060，其成分如表1所示。由于 RE元素直接加入容易燒損，而CU元素與1060合金的熔點相差較大，熔體的成分不易控制，所以一般以中間合金的形式加入，為此必須配制中間合金。在配制中間合金時采取了一定的措施，即在混料時加了與鋁料等量的玻璃態(tài)物質，開始加入2/3，鋁熔化后再加1/3，同時迅速用石墨鐘罩加入所需的物質并攪拌一定時間后澆鑄成塊備用。
1．2 試驗方法
把一定比例的鋁錠放入坩堝，加熱升溫熔化后，其他中間合金的加入順序是熔點高的先放入，低的后加入。其中易燃燒的中間合金用鋁箔包裹后加入，加入后攪拌均勻，保溫后進行造渣處理。接著使熔體回升到熔煉溫度，保溫幾分鐘后去除表面浮雜物。最后澆鑄成直徑為80mm擠壓鑄錠。鑄錠在箱式電阻爐中均勻化退火8h，用300MN立式擠壓機擠壓成40mmX10mm的鋁排，然后將材料進行退火熱處理，最后進行性能測試。
在電子拉伸機上測試合金的抗拉強度，用7501渦流導電儀測定合金的電導率。
2 試驗結果分析與討論
2．１ RE及CU對工業(yè)純鋁力學性能的影響
圖1所示為CU加入量與合金抗拉強度的關系曲線。由圖1可以看出：合金抗拉強度由于CU的加入而提高，隨著含CU量的增加，強度不斷增加，W（CU）=4。6%~5。3%時，具有最大強化效果。這是由于CU溶入到鋁中后，以固溶態(tài)存在基體中，形成CUAL2難溶相，固溶的結果使鋁的點陣發(fā)生很大畸變，產(chǎn)生a固溶體硬化效果，從而提高了合金的抗拉強度。
圖2為加入RE以及同時加入RE與CU元素時對合金強度的影響。從曲線可知，合金的強度隨RE的含量增大而提高，但當加入量達到一定值后，強度有所下降：W（RE）=0。20%~0。30%范圍較合適，抗拉強度最高達110N/mm²以上。這是因為RE具有以下作用；改善組織，與基體鋁作用生成溶點高且不易分解的化合物REAL，高溫下具有良好的穩(wěn)定性；精煉和凈化熔體；降低微量雜質元素的有害影響，特別是RE與FE、SI等元素作用。CU與稀土元素互配加入后，所得的合金強度得到很大提高。這是由于所形成的金屬間化合物分布于晶間，合金在變形時，對晶界的滑移有一定的阻礙作用，隨著晶間的這種金屬間的化合物數(shù)量的增多，對晶間的封閉作用增大。因此在工業(yè)純鋁中同時加入CU與RE對強度有很大的提高，但加入量不能過高。
2．2 RE及CU對工業(yè)純鋁導電性能的影響
圖3對合金電導率與CU元素加入量的關系曲線，圖4所示為RE加入以及RE與CU同時加入對合金導電率的影響曲線。
由圖3、圖4可以看出，隨著合金元素的加入，導電充呈下降的趨勢，單獨加入CU后導電率下降較快，且導電率也很小。在工業(yè)純鋁中加入RE后，導電率下降較緩慢，特別是圖4中RE與CU互配加入對導電率影響曲線有個峰值，這說明兩者互配加入后對導電率較單獨加入CU時有好的影響。上述結果是與金屬導電理論相符的，即加入合金元素后產(chǎn)生的化合物引起的點陳靜畸變和熱振動點陣動畸變對電子造成散射，從而產(chǎn)生電阻，導致導電性能下降。工業(yè)純鋁1060加入RE后，導電率下降較緩慢，RE與CU互配加入后導電率下降緩慢，這與RE凈化溶液，除氣等作用分不開的。RE與CU互配加入后，可使部分CU從固溶態(tài)轉變成析出態(tài)，從而對導電性有利。按照金屬導電理論可知，雜質元素在金屬中以固溶態(tài)存在時，對導體電阻率的增大作用遠大于析出態(tài)的。因此，在RE和CU互配加入的工業(yè)純鋁的導電性能比單獨加CU的有較顯著提高。但RE對鋁合金導電性能的影響還取決于RE的加入量，一方面，適量的RE可降低雜質在基體中的固溶度，提高導電率；另一方面，過量則在晶界形成RE元素的偏聚，此時它又成了新的雜質，試驗證明：當W（RE）=0。15%~0。35%時，可獲得良好的綜合性能。
3 結論
1 CU加入到工業(yè)純鋁中，對其抗拉強度提高很明顯，但降低其導電率�；ヅ浼尤隦E與CU后，鋁的導電性能有所改善，互配加入量應控制，不宜過量。
2 RE的加入可以降低基體中雜質對導電率的有害影響，特別是與Fe，Si元素作用，減少了Fe，Si的固溶量，增大化合物形成的趨勢和能力，使其以析出態(tài)存在，提高導電率。RE的加入使工業(yè)純鋁的抗拉強度有明顯的提高，但含量要控制，當W（RE）=0。15%~0。35%時，可獲得良好的綜合性能。 |
