铝合金蠕变的特征 - 中国电线电缆网cwc.doc

铝合金导体材料的压蠕变行为探讨 庆毅 张伟民 郑秋 深圳市阿尔泰克冶金材料有限公司，广东 深圳 518052; 上海电缆研究所，上海 200093 摘要： 对铝合金导体材料的蠕变行为进行探讨，介绍了固体材料的蠕变特征，重点讨论铝合金的蠕变行为，包括蠕变的检测，蠕变行为的影响因素，压蠕变导致的质量缺陷及控制办法，介绍了一种新型的抗压蠕变的 CRA 铝合金材料。 关键词: 铝合金; 蠕变; 压蠕变; 缺陷；CRA合金 Investigation of compressive creep behaviors of aluminum alloys QING Yi ZHANG Weiming Zheng Qiu （Shenzhen Altech Co., LTD，Guangdong Shenzhen 518052 China; Shanghai Electrical Cable Research Institute，Shanghai 200093，China) Abstract: To study the creep behavior of aluminium alloy conductor material, and introduces the creep characteristics of solid materials, focusing on creep behavior of aluminum alloys, including creep test, factors affecting the creep behavior, quality defects caused by compressive creep and controlling measures. A new type of CRA aluminum alloys for anti-compressive creep is introduced. Key words: Aluminium alloy; Creep; Compressive creep; defects; CRA alloys. 概述： 在电工导体领域，“以铝节铜”是已经是国际性的趋势，采用新型的铝合金导体替代铜导体和铝导体已经成为方向，铝合金导体以其优异的拉重比，较高的延伸率、抗拉强度和、电导率成为导体材料的主要的节铜产品，但是普通的铝合金导体材料存在的抗压蠕变性能差、容易发生腐蚀等时间维度缺陷，也给用户带来了极大的困扰，同时也严重影响了铝合金导体在电工行业的健康发展。 本文针对铝合金导体的蠕变行为，尤其是压蠕变行为特点，重点介绍蠕变的影响因素、蠕变导致的质量缺陷及控制办法，同时介绍一种新型的抗压蠕变合金CRA合金。 蠕变的性质 蠕变（Creep）是指固体材料在一定温度和一定的应力的作用下，随着时间的增加发生的缓慢的产生的不能复原的永久塑形变形的现象，应力是指低于材料屈服强度的应力，温度通常是指低于材料软化点或者熔点的温度。蠕变是由材料的内在的组织结构的重新调整引起的。通常的蠕变种类包括拉蠕变（Tension Creep）、压蠕变（Compressive Creep）、扭蠕变（Torsion Creep）和变应力蠕变等。 对于成分和结构一定的固态材料，蠕变变形的主要影响因素是温度、应力和时间，通常采用蠕变曲线来描述，典型的蠕变曲线见图1 图1 典型的蠕变曲线 根据蠕变变形量（率）随时间的变化，可以将蠕变曲线分为三个阶段，第I阶段为减速蠕变阶段(ab段)，此时存在明显的应变硬化，流变应力随着蠕变的增加而增大，蠕变速率随着时间的增加而减小；第II阶段为稳态蠕变阶段（bc段），此时应变硬化和软化速率相当，流变应力保持恒定，且为最小蠕变速率，此时，蠕变变形量与时间之间成线性关系，斜率为蠕变速率。第三阶段为加速蠕变阶段（cd段），此时软化占主导地位，应变量随着时间呈指数规律增大至材料最终断裂，d点对应的是拉蠕变断裂时间，达到最大的蠕变应变量，压蠕变d点为bc段延长线。 需要说明的是，在低温，低应力的情况下，实际上不存在第三阶段，而且在第二阶段的蠕变加速率趋近于零，这时候材料进入一个稳定的状态，蠕变量增速也趋近于零。而在高温或者高强应力情况下，材料将会直接进入第三阶段，发生断裂，在这种情况下，第二阶段几乎不存在。 铝合金的蠕变 铝合金在不同状态的使用条件下，通常总是受到应力的作用，对于铝合金导体材料，通常会受到拉伸或者压缩的作用，在这种状态下除了考虑以抵抗断裂寿命为特征的机械指标以外，材料抵抗缓慢塑形变形的抗蠕变强度也越来越被引起重视，尤其是在高温使用状态下。 严格来说，金属材料在应力长时间作用下产生缓慢的与时间相关的塑性变形可以在任何温度下产生。例如，纯铝在4K的低温条件下也可