中强度铝镁硅合金时效工艺探讨

杨立军， 黎汉林（江苏亨通电力特种导线有限公司，江苏苏州215234）

中强度铝镁硅合金时效工艺探讨

杨立军， 黎汉林
（江苏亨通电力特种导线有限公司，江苏苏州215234）

介绍了中强度铝合金线的各项性能随时效温度、时效时间的改变而呈现出的变化趋势，分析了各种时效工艺组合情况下，单线性能最优值的时间和温度范围，并介绍对不合格中强度合金单线的后续处理办法。

铝镁硅合金；时效处理；抗拉强度

0　引 言

中强度全铝合金导线具有拉重比大、弧垂性能好、电阻损耗低、无磁滞损耗和过载性能好等优点，特别是在我国土地资源日益紧张宝贵的今天，可提高单位走廊的输送功率，从而节省土地资源。

中强度铝合金导线生产中的时效处理为关键工序，时效工艺是否匹配直接影响着导线的多项性能与成本。

1　时效处理分类

时效处理可分为自然时效和人工时效两种。固溶处理的Mg2Si从过饱和固溶体状态发生析出，此时材料的强度增高、电阻率降低，此过程是在室温下完成的为自然时效；相反，该析出过程是通过高温加温装备完成的，则称为人工时效。

在室温时效时，时效速度慢，不容易达到强度最大值；而在高温时效时，强度达到最大值后随时间的延长会发生软化，这种现象称之为过时效。进行人工时效处理，必须严格控制加热温度和保温时间，才能得到比较理想的强化效果。

2　合金杆材成份与时效前单线性能对比

下面简单介绍我公司某一生产阶段中强度合金产品合金成份、杆材、拉线、时效的检测数据。

2.1炉前分析与杆材成份检测

以2014年6月份生产的中强度合金为例，其炉前分析、杆材成份如表1所示。该数据采用德国斯派克光谱分析仪检测，准确性高。

表1　各含量配比

2.2中强度合金杆与单线性能

此炉次生产的中强度铝镁硅合金杆强度、电阻、伸长率如表2所示。由该批杆材拉制φ3.83 mm中强度合金单线，单线的强度、20℃电阻率、伸长率均值如表3所示。

表2　中强度合金杆材性能

表3　LHA3-3.83时效前性能

3　时效试验

3.1温度恒定后单线性能随时效时间的变化趋势

针对2.2节中单线进行多组时效试验，温度设定值185℃，在不同时效时间下，检测单线强度、20℃直流电阻率，以30根样品为一组，取各组试验均值为代表（见表4）。

表4　时效后单线性能

3.2制图分析

对表4中强度铝合金单线性能检测数据进行整理，并依据时效时间递增规律制图，如图1与图2所示，分别介绍将时效温度稳定在185℃时，铝合金单线的机械性能与电气性能变化趋势。

图1　时效后中强度合金单线强度变化趋势

图2　时效后中强度合金单线20℃电阻率变化趋势

从图1与图2可看出，中强度合金单线抗拉强度随时效时间增加呈现先增后降的变化趋势，而电阻率随时效时间不断增加，逐渐下降，达到一定值后降低速率减缓。根据以上数据综合分析，时效工艺确定为185℃，6.5h最为合适，既保证强度不小于240 MPa，同时20℃电阻率维持在29.100～29.177之间，如时效时间继续增加，便会出现过时效问题。

3.3多组时效工艺探讨

对该批中强度合金单线做了不同时效温度175℃、178℃、180℃、185℃、190℃、195℃，不同时效时间的多组热处理工艺，铝合金单线性能如表5所示。

表5　不同时效工艺组合铝合金单线性能检测数据

从表5可知，随着时效温度增加，合金单线达到性能最佳值所需时间逐渐缩短，从最初的10.75 h降至4.25 h。强化金属相随时效温度的提高析出速率在不断增加，而呈现出的表象为随温度的增加，抗拉强度随时效时间的增加在峰值前的增加速率、峰值后降低速率都在逐渐增加，电阻率降低速率同样呈增加趋势。当然考虑到各工厂时效设备在精度控制上的差异，为提高时效合格率，减少废料，建议时效温度在185℃以下，因温度过高，单线的各项性能敏感度大大增加，在时效时间上难以把控。

4　中强度合金的二次时效

如果使用时效不足或过时效导致的强度或电阻率不合格的单线用于小规格单线改拉以减少废料，那么在拉线过程中则会发生加工硬化，抗拉强度、电阻率、硬度增加，而伸长率、耐腐蚀性下降，此时为保证单线的性能，就需借助二次时效的热处理方法，以提高单线塑性，降低材料电阻率。

对我公司5月份因过时效导致强度偏低的LHA3-3.94合金单线进行改拉，生产外径为φ3.08 mm的合金单线，改拉后的单线数据如表6所示。

该批单线进行二次时效处理，进行分组实验，最终检测数据如表7所示，以上数据均为以每15根单线为一组，每组取均值所得数据。

表6　时效前单线性能

表7　不同时效工艺组合下的单线性能

由表7可以看出，经过热处理后的单线强度、电阻率都有明显下降，塑性得以改善，考虑在满足伸长率的条件下，尽可能提高强度与降低电阻的要求，选择160℃、5 h的时效工艺更为合适。

5　结 论

（1）中强度合金单线经时效处理后，单线抗拉强度随时效时间的增加呈现先增后降的趋势，而20℃电阻率随时间增加而逐渐降低，降低速率随时间增加而减小；

（2）同合金配比成份的铝合金单线，随时效温度的增加，单线性能敏感性增加；

（3）强度或电阻率性能不合格的中强度合金单线经改拉后，使用匹配的二次时效工艺，可有效降低强度与电阻率，增加合金单线的塑性。

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

杨立军（1985-），男，助理工程师.

作者地址：江苏苏州市吴江区七都镇亨通大道88号［215234］.