近日，我院2019级硕士生叶辉在国际知名期刊《Journal of Alloys and Compounds》发表题为“Study about improving mechanism of electrical conductivity of AA1070Al treated by a novel composite boron treatment with trace Ti”的学术论文，学院崔晓丽副教授为通讯作者。

传统铜制导线因其密度大、价位持续上涨、生产成本高等因素限制了其应用。铝合金因密度低、资源充足、价格低廉被视为铜合金导体材料的最佳替代者，但其导电性与铜合金相比具有一定差距。工业纯铝作为铝合金导体材料的主要原料，常固溶大量过渡族金属元素（Cr、V、Ti、Zr、Mn等），导致铝晶格发生严重畸变，增加电子散射几率，恶化了铝合金的导电性。硼化处理是一种可消除铝基体中固溶过渡族金属元素的有效方法，但常规硼化处理效率有限，硼化反应过程中AlB₂、AlB₁₂粒子表面会逐渐被硼化物覆盖，阻碍硼化反应持续进行。此外，常规硼化处理后铝熔体中常残留200-300 ppm的B杂质元素，对导电性产生一定程度的不利影响。因此，有必要对常规硼化处理工艺进行研究和优化。

基于上述问题，作者在常规硼化处理的基础上探究了Ti添加量和熔体保温时间对AA1070Al导电性和过渡族金属元素含量的影响，提出了一种新颖的Ti、B复合硼化处理工艺，见图1。与常规硼化处理相比，该复合硼化处理工艺具有以下优点：（1）Ti辅助常规硼化处理可进一步提高铝熔体的导电性，并且可大幅度减少熔体保温时间，降低电能消耗；（2）复合硼化处理可显著减少铝熔体中B杂质元素的残留量，有效避免杂质B元素对导电性的不利影响；（3）复合硼化处理具有更高的硼化处理效率，可将更多固溶态过渡族金属元素转变为惨杂型硼化物，并沉淀于熔体底部，净化铝熔体。当复合硼化处理工艺被应用于AA1070Al熔体净化时，铝熔体中过渡族金属元素和杂质B元素含量均明显低于常规硼化处理，AA1070Al导电率被进一步提高至66.9% IACS，达高导电性水平，见图2和表1。

图1. 复合硼化处理工艺示意图

图2. Ti添加量和保温时间对AA1070Al导电率和B含量的影响

表1. 不同硼化处理对AA1070Al中Ca和过渡族金属元素含量的影响 

本研究得到了国家自然科学青年基金、山东省自然科学基金、国家博士后基金的支持。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838821008252