基金项目：福州大学科技发展基金资助项目（XK」（QD）00~04）：孙锋山（1976-），男，吉林长春人，硕士研宄生；近年来，随着国家对城乡电网的改造，对电工圆铝杆质量和性能的要求越来越高，目前，许多铝厂为了降低成本，利用电解铝液通过连铸连轧工艺生产电工圆铝杆但电解铝液直接来自电解槽，含有大量的金属夹杂、非金属夹杂物和气孔等冶金缺陷，在铸造前若不及时去除，会破坏金属的连续性，并成为材质的断裂源、腐蚀源，对强度、塑性、导电性等均有显著影响，特别在连铸连轧的生产线上常出现断坯、断杆等现象，从而直接影响到材料的后续加工性能最终使用性能和产品合格率3，尤其是生产中当通过调整轧制速度来提高铝杆强度（120MPa）时，塑性电阻率等往往难以满足标准要求因此应采取措施，有效地去除铝液中的夹杂物、气孔，使铝液更加纯净，即进行铝熔体的净化处理本课题对此己进行了较系统研究，提出了“排杂为主，除气为辅”的净化工艺原则和“净化是细化和变质的基础”的熔体处理原则，据此获得一种以高效排杂熔剂净化为主的熔体处理技术本文将在此研究基础上，采用自行研制的高效排杂熔剂净化处理电工圆铝杆，探讨其对提高该材料质量和性能的作用规律，为高性能电工圆铝杆的开发与实际生产提供试验依据试验条件和方试验用材料8（%为电解铝液，2（%为原铝锭，在容量为20t的燃油反射炉中进行熔炼和保温。该材料中Fe和Si杂质含量分别为0. 065%（质量分数）采用自行研制的高效排杂熔剂按中的方法进行净化处理，采用连铸连轧工艺生产出9. 3）mm的电工圆铝杆；并在铸造及轧制工艺不变的条件下，与常规熔剂净化处理（即吹氮喷射精炼剂处理，熔剂加入量与试验工艺相同，均为0.2%）进行比较采用熔剂冲洗法测定夹杂物含量；气孔率试样按用Insti.on-1185型电子拉伸机进行拉伸试验；在XJG- 05型金相显微镜上观察金相组织；用JSM-35CF扫描电镜（SEM）观察拉伸断口的形貌；采用双电桥电阻仪测量电阻率P（20°C）2试验结果与分析2.1高效排杂熔剂净化处理效果试验表i列出了电工圆铝杆铝液经不同净化工艺处理后的夹杂物含量气孔率和铝材的力学性能；图i和分别示出了相应工艺的夹杂物气孔形态由表1可以看出：与未处理相比，经常规熔剂净化后，除杂率为50.8%，气孔降低率仅为13.0%；经高效排杂熔剂净化后，夹杂物含量和气孔率得到进一步降低，除杂率和气孔降低率分别达73.5%和921%，比常规熔剂净化处理时分别高出22与常规熔剂处理相比，经高效排杂熔剂净化处理后，夹杂物数量明显减少，形貌也较为圆整、细小且分布均匀，平均尺寸小于20m，在暗场下没有观察到聚集成团的大块Afcft夹杂（见）；气孔的数量明显减少且变得更加细小（见）与常规熔剂处理相比，电工圆铝杆经高效排杂熔剂净化后，在强度有所提高时，伸长率的提高幅度仍达35%；且在连铸连轧生产后期性能仍很稳定，加工过程中未出现断杆等现象与常规熔剂处理相比，电工圆铝杆经高效排杂熔剂处理后，电阻率有所降低，降低率为0.29%这主要是由于经高效排杂熔剂处理后，电工圆铝杆成品中气孔、夹杂物的数量明显减少，提高了有效导电面积，减少了夹杂物和气孔对基体的割裂作用和自由电子的散射性，从而提高了导电性能可见，高效排杂熔剂净化处理可显著提高铝材力学性能和导电性，降低电工圆铝杆的含杂量、气孔率，表1不同净化处理工艺对电工圆铝杆的净化效果及性能的影响处理工艺夹杂物含量％除杂率气孔率％气孔降低率％备注未处理常规熔剂处理高效排杂熔剂处理力学性能试样按生产检测要求用（9.5<200（非标准）；性能均为十捆铝杆测试数据的平均值；滤层的保护而免受第二次污染，更重要的是该工艺极大地改善熔剂与铝液的接触条件（大接触面积和延长作用时间），使熔剂的作用得到充分的发挥相比传统的熔剂，消除了熔剂作用的“死角”同时，高效排杂熔剂处理的作用还在于充分考虑了铝液中气体与夹杂物的关系，熔剂过滤能有效的排杂，其结果是减少了吸附氢的活性“窗”，减弱了综合聚积力场作用，使氢的寄生形核条件变差，其结果是一方面有效阻止了气孔的形成，明显降低了气孔率；另一方面降低了铝液氢的趋势，并使脱氢的扩散速度加快，为除气创造了有利的动力学条件。
并有效地改善夹杂、气孔的存在形态。主要原因在于以ab为常规熔剂处理和高效排杂熔剂净化处自行研制的高效排杂熔剂为基础的净化处理工艺，将理后成品的拉伸试验断口的SEM形貌排杂熔剂处理铝的熔化排杂过滤有机地结合起来，充分发挥了活后的试样表现出完全的韧性断口特征，断口收缩程度性熔剂的排杂净化作用由于排杂净化熔剂首先大，韧窝较深细小且分布均匀，未发现显微缩气孔；而在熔池底部形成熔剂过滤层，刚熔化的铝液或刚加入常规熔剂净化处理后断口收缩程度较少，可观察到沿的铝液（滴）比表面积大，靠重力下落经过滤层时，过滤晶显微缩松和缩气孔，韧窝较大、较浅且分布不均匀。
层即起到机械挡杂的作用，又有强的吸杂作用，经过滤通过断口形貌的观察表明，裂纹的萌生主要起源于夹的铝液脱狱危底部部聚池还将翻过杂相与基体之间的界面或显微缩松松、气孔等处在受力状态下，较易变形的金属基体首先产生塑性流变，经过不易变形的夹杂相等的界面时，便产生位错塞积、形成应力集中。当应力集中大到可以分离两相界面时，因界面的结合强度比夹杂本身及基体的强度小得多，裂纹便会在界面处形核―旦形核，其尖端随应变大而不断钝化由于裂纹的扩展与夹杂物等缺陷的平均距离有关，间距越小，该过程越易发生。因此，由于经高效熔剂净化处理后，夹杂物气孔等尺寸细小且数量减小，平均间距显著变大，裂纹扩展和连接的速度明显减小，故材料的强度和塑性（尤其是塑性）明显优于常规净化处理后的材料。
U）常规熔剂处理（b）高效排杂熔剂处理电工圆铝杆的拉伸试样断口SEM形貌2高效排杂熔剂净化对细化处理效果的影响在电工圆铝杆实际生产中，当通过控制轧机的轧制速度使其强度达到115-120MPa以上时，伸长率往往较低，达不到标准要求为此，在高效排杂净化处理的基础上，采用Al3TilB中间合金进行细化处理，并与常规熔剂净化加Al3TilB中间合金细化处理相比较。表2列出了试验的测试结果；为不同处理的晶表2不同净化处理工艺对电工圆铝杆晶粒细化效果的影响净化处理晶粒尺寸备注工艺尸m常规熔剂同表1高效排杂熔剂粒组织。可以看出：在高效排杂净化处理的基础上进行晶粒细化，晶粒尺寸明显较常规熔剂净化及细化处理后的细小，且大小分布更均匀；与常规处理相比，在强度得到提高的同时，塑性仍得到显著提高（幅度达62 7%），电阻率降低0.93%完全满足了国家标准及实际生产的技术指标要求高效排杂熔剂净化处理后，可提高晶粒细化处理的效果，其原因主要在于显著降低了铝熔体中夹杂物和气体等含量，降低了铝液的粘度，提高了铝液的流动性，使细化核心（TiAl3TiB等相）的扩散动力学条件改善，能更加均匀地分布在铝熔体中，从而强化了细化处理的效。因此在有效净化前提下下进行晶粒细化处i理，有利于发挥细化剂的细化效果，进一步提高了材料的力学性能，尤其是塑性也充分表明了“净化是细化处理的基础”这一观点的正确1性此外，由于高效排杂熔剂净化处理后，降低了铝杆中夹杂物和气孔含量，提高了有效的导电面积，从而使电阻率有所降低（a）常规熔剂处理（b）高效排杂熔剂处理不同净化工艺处理后细化处理的晶粒组织3结论采用高效排杂熔剂净化处理，除杂率和气孔降低率分别达73.5%和92.1%，削弱了电工圆铝杆中冶金缺陷的有害作用，明显提高了铝杆的力学性能，尤其是塑性的提高幅度达35.0%；电阻率也有所降低经高效排杂熔剂净化后进行晶粒细化处理，充分发挥了细化处理的效果，晶粒变得更为细小和均匀；与常规熔剂净化相比，在强度提高的同时，伸长率仍得到进一步的提高（幅度达62.7%），电阻率也有所降低（幅度达0.93%），满足了实际生产技术指标要求
