中強(qiáng)度鋁鎂硅合金時效工藝探討

楊立軍， 黎漢林（江蘇亨通電力特種導(dǎo)線有限公司，江蘇蘇州215234）

中強(qiáng)度鋁鎂硅合金時效工藝探討

楊立軍， 黎漢林
（江蘇亨通電力特種導(dǎo)線有限公司，江蘇蘇州215234）

介紹了中強(qiáng)度鋁合金線的各項(xiàng)性能隨時效溫度、時效時間的改變而呈現(xiàn)出的變化趨勢，分析了各種時效工藝組合情況下，單線性能最優(yōu)值的時間和溫度范圍，并介紹對不合格中強(qiáng)度合金單線的后續(xù)處理辦法。

鋁鎂硅合金；時效處理；抗拉強(qiáng)度

0　引 言

中強(qiáng)度全鋁合金導(dǎo)線具有拉重比大、弧垂性能好、電阻損耗低、無磁滯損耗和過載性能好等優(yōu)點(diǎn)，特別是在我國土地資源日益緊張寶貴的今天，可提高單位走廊的輸送功率，從而節(jié)省土地資源。

中強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線生產(chǎn)中的時效處理為關(guān)鍵工序，時效工藝是否匹配直接影響著導(dǎo)線的多項(xiàng)性能與成本。

1　時效處理分類

時效處理可分為自然時效和人工時效兩種。固溶處理的Mg2Si從過飽和固溶體狀態(tài)發(fā)生析出，此時材料的強(qiáng)度增高、電阻率降低，此過程是在室溫下完成的為自然時效；相反，該析出過程是通過高溫加溫裝備完成的，則稱為人工時效。

在室溫時效時，時效速度慢，不容易達(dá)到強(qiáng)度最大值；而在高溫時效時，強(qiáng)度達(dá)到最大值后隨時間的延長會發(fā)生軟化，這種現(xiàn)象稱之為過時效。進(jìn)行人工時效處理，必須嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時間，才能得到比較理想的強(qiáng)化效果。

2　合金桿材成份與時效前單線性能對比

下面簡單介紹我公司某一生產(chǎn)階段中強(qiáng)度合金產(chǎn)品合金成份、桿材、拉線、時效的檢測數(shù)據(jù)。

2.1爐前分析與桿材成份檢測

以2014年6月份生產(chǎn)的中強(qiáng)度合金為例，其爐前分析、桿材成份如表1所示。該數(shù)據(jù)采用德國斯派克光譜分析儀檢測，準(zhǔn)確性高。

表1　各含量配比

2.2中強(qiáng)度合金桿與單線性能

此爐次生產(chǎn)的中強(qiáng)度鋁鎂硅合金桿強(qiáng)度、電阻、伸長率如表2所示。由該批桿材拉制φ3.83 mm中強(qiáng)度合金單線，單線的強(qiáng)度、20℃電阻率、伸長率均值如表3所示。

表2　中強(qiáng)度合金桿材性能

表3　LHA3-3.83時效前性能

3　時效試驗(yàn)

3.1溫度恒定后單線性能隨時效時間的變化趨勢

針對2.2節(jié)中單線進(jìn)行多組時效試驗(yàn)，溫度設(shè)定值185℃，在不同時效時間下，檢測單線強(qiáng)度、20℃直流電阻率，以30根樣品為一組，取各組試驗(yàn)均值為代表（見表4）。

表4　時效后單線性能

3.2制圖分析

對表4中強(qiáng)度鋁合金單線性能檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并依據(jù)時效時間遞增規(guī)律制圖，如圖1與圖2所示，分別介紹將時效溫度穩(wěn)定在185℃時，鋁合金單線的機(jī)械性能與電氣性能變化趨勢。

圖1　時效后中強(qiáng)度合金單線強(qiáng)度變化趨勢

圖2　時效后中強(qiáng)度合金單線20℃電阻率變化趨勢

從圖1與圖2可看出，中強(qiáng)度合金單線抗拉強(qiáng)度隨時效時間增加呈現(xiàn)先增后降的變化趨勢，而電阻率隨時效時間不斷增加，逐漸下降，達(dá)到一定值后降低速率減緩。根據(jù)以上數(shù)據(jù)綜合分析，時效工藝確定為185℃，6.5h最為合適，既保證強(qiáng)度不小于240 MPa，同時20℃電阻率維持在29.100～29.177之間，如時效時間繼續(xù)增加，便會出現(xiàn)過時效問題。

3.3多組時效工藝探討

對該批中強(qiáng)度合金單線做了不同時效溫度175℃、178℃、180℃、185℃、190℃、195℃，不同時效時間的多組熱處理工藝，鋁合金單線性能如表5所示。

表5　不同時效工藝組合鋁合金單線性能檢測數(shù)據(jù)

從表5可知，隨著時效溫度增加，合金單線達(dá)到性能最佳值所需時間逐漸縮短，從最初的10.75 h降至4.25 h。強(qiáng)化金屬相隨時效溫度的提高析出速率在不斷增加，而呈現(xiàn)出的表象為隨溫度的增加，抗拉強(qiáng)度隨時效時間的增加在峰值前的增加速率、峰值后降低速率都在逐漸增加，電阻率降低速率同樣呈增加趨勢。當(dāng)然考慮到各工廠時效設(shè)備在精度控制上的差異，為提高時效合格率，減少廢料，建議時效溫度在185℃以下，因溫度過高，單線的各項(xiàng)性能敏感度大大增加，在時效時間上難以把控。

4　中強(qiáng)度合金的二次時效

如果使用時效不足或過時效導(dǎo)致的強(qiáng)度或電阻率不合格的單線用于小規(guī)格單線改拉以減少廢料，那么在拉線過程中則會發(fā)生加工硬化，抗拉強(qiáng)度、電阻率、硬度增加，而伸長率、耐腐蝕性下降，此時為保證單線的性能，就需借助二次時效的熱處理方法，以提高單線塑性，降低材料電阻率。

對我公司5月份因過時效導(dǎo)致強(qiáng)度偏低的LHA3-3.94合金單線進(jìn)行改拉，生產(chǎn)外徑為φ3.08 mm的合金單線，改拉后的單線數(shù)據(jù)如表6所示。

該批單線進(jìn)行二次時效處理，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，最終檢測數(shù)據(jù)如表7所示，以上數(shù)據(jù)均為以每15根單線為一組，每組取均值所得數(shù)據(jù)。

表6　時效前單線性能

表7　不同時效工藝組合下的單線性能

由表7可以看出，經(jīng)過熱處理后的單線強(qiáng)度、電阻率都有明顯下降，塑性得以改善，考慮在滿足伸長率的條件下，盡可能提高強(qiáng)度與降低電阻的要求，選擇160℃、5 h的時效工藝更為合適。

5　結(jié) 論

（1）中強(qiáng)度合金單線經(jīng)時效處理后，單線抗拉強(qiáng)度隨時效時間的增加呈現(xiàn)先增后降的趨勢，而20℃電阻率隨時間增加而逐漸降低，降低速率隨時間增加而減小；

（2）同合金配比成份的鋁合金單線，隨時效溫度的增加，單線性能敏感性增加；

（3）強(qiáng)度或電阻率性能不合格的中強(qiáng)度合金單線經(jīng)改拉后，使用匹配的二次時效工藝，可有效降低強(qiáng)度與電阻率，增加合金單線的塑性。

The Discussion of Heat-Treatment for Medium-Strength Aluminum-Magnesium-Silicon Alloy

YANG Li-jun，LIHan-lin
（Jiangsu Hengtong Electric Power SPecialWire Co.，Ltd.，Suzhou 215234，China）

This PaPer mainly introduced the change tendency of the various ProPerties of aluminium alloy wire in strengthwith theaging temPerature，aging time，and emPhatically analyzed singlewire Performanceof the oPtimal value time range in the different combinations of the aging Process cases，simPly introduced measures of the subsequent Processing of unqualified strength alloy.

magnesium aluminum silicon alloy；aging treatment；tensile strength

TM244.9

A

1672-6901（2016）02-0037-03

2015-08-11

楊立軍（1985-），男，助理工程師.

作者地址：江蘇蘇州市吳江區(qū)七都鎮(zhèn)亨通大道88號［215234］.