热处理工艺对稀土铝合金电工圆杆导电率影响研究

田树钰

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

随着电力行业的快速发展，原来的电工圆杆已经不能满足不断增加的输电量的需求，为了解决这个问题，电力行业开始使用稀土铝合金电工圆杆来进行电力作业。生产商为了增加稀土铝合金电工圆杆的质量和性能，采用了热处理加工工艺来增加其导电率。本文为了研究热处理工艺对于稀土铝合金电工圆杆导电率的积极影响，进行了热处理实验并分析实验结果，进而完成本文的研究。

1 热处理后电工圆杆导电率的实验

1.1 实验材料

在此次实验中将选择直径为150mm的电工圆杆作为实验材料，该电工圆杆是由稀土铝合金做成，该电工圆杆主要包括下述几种金属元素成分：0.110%的铁元素、0.065%的硅元素、0.2%~3.0%的铜元素、0.04%~0.5%的铈元素、0.022%的硼元素、0.034%的钛元素、0.006%的镍元素以及0.6%~3.5%的铝元素[1]。在不同的状态进行浇铸工作，每次浇铸6根直径为150mm的电工圆杆，在得到有关热处理的稀土铝合金电工圆杆的导电率数据后，将得到的数据进行整合计算，取其平均值作为最终的参考数据，继而确保本次实验的准确性。

1.2 实验方法

首先，在室温下对电工圆杆进行轧制处理，使用的轧制工具为F60-160型轧圆机，将150mm的电工圆杆处理成10mm；紧接着对其进行热处理，当电工圆杆出现不同的变形量时开始进行不同的热处理，在对电工圆杆进行热处理时，主要是在其出现不同的变形量时，对其进行7种不同的热处理[2]。在热处理过程中主要用到下述2个设备，一个是对热处理后的电工圆杆进行固溶处理的箱式炉，本文将使用SX3-5-8型箱式炉；另一个是对热加工处理后的电工圆杆进行时效处理的鼓风干燥箱，本文将使用DNC9007型鼓风干燥箱；然后在室温下测量电工圆杆的拉伸强度及其伸展性能，使用的测量工具为Instron-8550型拉伸测量仪；随后，以拉伸性能为依据测量电工圆杆的电阻率，使用的测量工具为GF60双臂电桥测量机，并以测量结果为依据，通过计算公式将电阻率数据转化为电工圆杆的导电率。7种不同的热处理方法如表1所示。

表1 7种热处理方法

在对实验用的电工圆杆进行变形处理时，在变形量达到80%时进行冷轧；在对电工圆杆进行固溶处理时，温度要控制在400℃~500℃之间，时间控制在3-6小时之间；在对电工圆杆进行时效处理时，温度要控制在150℃~250℃之间，时间控制在5-9小时之间；预变形处理是指在电工圆杆的变形量达到35%时进行冷轧；预时效处理是指在处理电工圆杆时，要将温度控制在130℃~230℃之间，时间控制在2-6小时之间。

2 结果分析

当稀土铝合金电工圆杆实验样品经过热处理方法的处理后，实验样品的内部出现了再结晶的现象，并且样品内部出现了一些在各个方向上尺寸相差较小的晶粒[3]。当实验样品处于热处理加工状态时，会先对样品进行变形处理，使得样品内部的晶粒之间产生摩擦挤压，受到挤压的晶粒变得更长，部分晶粒中出现了2类变形组织：胞状变形组织和纤维状变形组织，这些变形组织的内部有着密度较高的位错，进而使得稀土铝合金的强度得到提高，样品的性能得到提升，导电率也随之增加。除此之外，热加工处理中的固溶处理与时效处理可以增加试验样品的析出相，并且增多后的析出相均匀地分散于样品内部，这些析出相不仅提高了稀土铝合金的强度，还增加了样品的导电率。当样品经过热处理后，样品内部将出现少量的黑色颗粒，并且样品的晶界比热处理之前更薄，样品内部组织结构比热处理之前更加紧密，进而使得热处理后的样品性能得到提升，导电率得到增加。

根据实验结果，本人绘制出表2，表2为7种不同热处理方法对稀土铝合金电工圆杆导电率的影响。从表2的数据中可以发现，在7种不同的热处理方法中，第7种方法的效果最为明显，能够使得热处理后的稀土铝合金电工圆杆的导电率得到最大的提升，增加后的导电率达到59.87%IACS。第7种热加工处理方法之所以有着如此明显的效果，是因为在处理过程中样品经历两次变形处理和两次时效处理。首先，对样品进行固溶处理，使得处理后的样品处于过饱和状态；随后，对样品进行预变形处理和预时效处理，即样品进行了第一次变形、时效处理，虽然在此次的处理过程中，样品变形量达到的百分比较小、样品的处理时间较短，但处于过饱和状态的样品会因为上述的两种处理而产生第二相，较小的第二相松散的分布于样品内部，为样品的第二次变形处理与时效处理提供核心；当样品进行第二次变形处理与时效处理时，由于在此次的处理过程中，样品的变形量达到一个较大的百分比、样品处理时间也得到延长，使得样品的析出相增加，并且增加的析出相均匀地分布于样品内部，进而使得样品的导电率得到明显增加。

表2 在经过不同热处理后样品的导电率情况

3 结语

本文首先进行了热处理后电工圆杆导电率的相关实验，随后对于实验结果进行分析，探究了热处理工艺对于增加电工圆杆导电率的积极影响，从而完成本文的研究，希望本文可以为增加电工圆杆导电率的相关研究提供有益帮助。

[1]王惠, 张晓燕, 李若楠,等. 形变时效处理对铝合金电工圆杆抗拉强度和导电率的影响[J]. 有色金属(冶炼部分), 2017,12(5):54-58.

[2]胡谢君, 张仁国, 张晓燕,等. 形变时效对不同Cu含量的稀土铝电工圆杆的影响[J]. 中国有色金属学报, 2017, 27(8):1597-1602.

[3]胡谢君, 张仁国, 张晓燕,等. 形变热处理工艺对铝合金电工圆杆性能的影响[J]. 有色金属(冶炼部分), 2017,15(8):59-62.