中強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線有限公司，江蘇蘇州215234）

中強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線有限公司，江蘇蘇州215234）

介紹了中強度鋁合金線的各項性能隨時效溫度、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；抗拉強度

0　引 言

中強度全鋁合金導線具有拉重比大、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，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。

中強度鋁合金導線生產中的時效處理為關鍵工序，時效工藝是否匹配直接影響著導線的多項性能與成本。

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，不容易達到強度最大值；而在高溫時效時，強度達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。進行人工時效處理，必須嚴格控制加熱溫度和保溫時間，才能得到比較理想的強化效果。

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階段中強度合金產品合金成份、桿材、拉線、時效的檢測數據。

2.1爐前分析與桿材成份檢測

以2014年6月份生產的中強度合金為例，其爐前分析、桿材成份如表1所示。該數據采用德國斯派克光譜分析儀檢測，準確性高。

表1　各含量配比

2.2中強度合金桿與單線性能

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

表2　中強度合金桿材性能

表3　LHA3-3.83時效前性能

3　時效試驗

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)中單線進行多組時效試驗，溫度設定值185℃，在不同時效時間下，檢測單線強度、20℃直流電阻率，以30根樣品為一組，取各組試驗均值為代表（見表4）。

表4　時效后單線性能

3.2制圖分析

對表4中強度鋁合金單線性能檢測數據進行整理，并依據時效時間遞增規(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，鋁合金單線的機械性能與電氣性能變化趨勢。

圖1　時效后中強度合金單線強度變化趨勢

圖2　時效后中強度合金單線20℃電阻率變化趨勢

從圖1與圖2可看出，中強度合金單線抗拉強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，達到一定值后降低速率減緩。根據以上數據綜合分析，時效工藝確定為185℃，6.5h最為合適，既保證強度不小于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據

從表5可知，隨著時效溫度增加，合金單線達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。當然考慮到各工廠時效設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，單線的各項性能敏感度大大增加，在時效時間上難以把控。

4　中強度合金的二次時效

如果使用時效不足或過時效導致的強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月份因過時效導致強度偏低的LHA3-3.94合金單線進行改拉，生產外徑為φ3.08 mm的合金單線，改拉后的單線數據如表6所示。

該批單線進行二次時效處理，進行分組實驗，最終檢測數據如表7所示，以上數據均為以每15根單線為一組，每組取均值所得數據。

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，經過熱處理后的單線強度、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 論

（1）中強度合金單線經時效處理后，單線抗拉強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）強度或電阻率性能不合格的中強度合金單線經改拉后，使用匹配的二次時效工藝，可有效降低強度與電阻率，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］.