熱處理工藝對稀土鋁合金電工圓桿導(dǎo)電率影響研究

田樹鈺

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，原來的電工圓桿已經(jīng)不能滿足不斷增加的輸電量的需求，為了解決這個問題，電力行業(yè)開始使用稀土鋁合金電工圓桿來進行電力作業(yè)。生產(chǎn)商為了增加稀土鋁合金電工圓桿的質(zhì)量和性能，采用了熱處理加工工藝來增加其導(dǎo)電率。本文為了研究熱處理工藝對于稀土鋁合金電工圓桿導(dǎo)電率的積極影響，進行了熱處理實驗并分析實驗結(jié)果，進而完成本文的研究。

1 熱處理后電工圓桿導(dǎo)電率的實驗

1.1 實驗材料

在此次實驗中將選擇直徑為150mm的電工圓桿作為實驗材料，該電工圓桿是由稀土鋁合金做成，該電工圓桿主要包括下述幾種金屬元素成分：0.110%的鐵元素、0.065%的硅元素、0.2%~3.0%的銅元素、0.04%~0.5%的鈰元素、0.022%的硼元素、0.034%的鈦元素、0.006%的鎳元素以及0.6%~3.5%的鋁元素[1]。在不同的狀態(tài)進行澆鑄工作，每次澆鑄6根直徑為150mm的電工圓桿，在得到有關(guān)熱處理的稀土鋁合金電工圓桿的導(dǎo)電率數(shù)據(jù)后，將得到的數(shù)據(jù)進行整合計算，取其平均值作為最終的參考數(shù)據(jù)，繼而確保本次實驗的準確性。

1.2 實驗方法

首先，在室溫下對電工圓桿進行軋制處理，使用的軋制工具為F60-160型軋圓機，將150mm的電工圓桿處理成10mm；緊接著對其進行熱處理，當(dāng)電工圓桿出現(xiàn)不同的變形量時開始進行不同的熱處理，在對電工圓桿進行熱處理時，主要是在其出現(xiàn)不同的變形量時，對其進行7種不同的熱處理[2]。在熱處理過程中主要用到下述2個設(shè)備，一個是對熱處理后的電工圓桿進行固溶處理的箱式爐，本文將使用SX3-5-8型箱式爐；另一個是對熱加工處理后的電工圓桿進行時效處理的鼓風(fēng)干燥箱，本文將使用DNC9007型鼓風(fēng)干燥箱；然后在室溫下測量電工圓桿的拉伸強度及其伸展性能，使用的測量工具為Instron-8550型拉伸測量儀；隨后，以拉伸性能為依據(jù)測量電工圓桿的電阻率，使用的測量工具為GF60雙臂電橋測量機，并以測量結(jié)果為依據(jù)，通過計算公式將電阻率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電工圓桿的導(dǎo)電率。7種不同的熱處理方法如表1所示。

表1 7種熱處理方法

在對實驗用的電工圓桿進行變形處理時，在變形量達到80%時進行冷軋；在對電工圓桿進行固溶處理時，溫度要控制在400℃~500℃之間，時間控制在3-6小時之間；在對電工圓桿進行時效處理時，溫度要控制在150℃~250℃之間，時間控制在5-9小時之間；預(yù)變形處理是指在電工圓桿的變形量達到35%時進行冷軋；預(yù)時效處理是指在處理電工圓桿時，要將溫度控制在130℃~230℃之間，時間控制在2-6小時之間。

2 結(jié)果分析

當(dāng)稀土鋁合金電工圓桿實驗樣品經(jīng)過熱處理方法的處理后，實驗樣品的內(nèi)部出現(xiàn)了再結(jié)晶的現(xiàn)象，并且樣品內(nèi)部出現(xiàn)了一些在各個方向上尺寸相差較小的晶粒[3]。當(dāng)實驗樣品處于熱處理加工狀態(tài)時，會先對樣品進行變形處理，使得樣品內(nèi)部的晶粒之間產(chǎn)生摩擦擠壓，受到擠壓的晶粒變得更長，部分晶粒中出現(xiàn)了2類變形組織：胞狀變形組織和纖維狀變形組織，這些變形組織的內(nèi)部有著密度較高的位錯，進而使得稀土鋁合金的強度得到提高，樣品的性能得到提升，導(dǎo)電率也隨之增加。除此之外，熱加工處理中的固溶處理與時效處理可以增加試驗樣品的析出相，并且增多后的析出相均勻地分散于樣品內(nèi)部，這些析出相不僅提高了稀土鋁合金的強度，還增加了樣品的導(dǎo)電率。當(dāng)樣品經(jīng)過熱處理后，樣品內(nèi)部將出現(xiàn)少量的黑色顆粒，并且樣品的晶界比熱處理之前更薄，樣品內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)比熱處理之前更加緊密，進而使得熱處理后的樣品性能得到提升，導(dǎo)電率得到增加。

根據(jù)實驗結(jié)果，本人繪制出表2，表2為7種不同熱處理方法對稀土鋁合金電工圓桿導(dǎo)電率的影響。從表2的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，在7種不同的熱處理方法中，第7種方法的效果最為明顯，能夠使得熱處理后的稀土鋁合金電工圓桿的導(dǎo)電率得到最大的提升，增加后的導(dǎo)電率達到59.87%IACS。第7種熱加工處理方法之所以有著如此明顯的效果，是因為在處理過程中樣品經(jīng)歷兩次變形處理和兩次時效處理。首先，對樣品進行固溶處理，使得處理后的樣品處于過飽和狀態(tài)；隨后，對樣品進行預(yù)變形處理和預(yù)時效處理，即樣品進行了第一次變形、時效處理，雖然在此次的處理過程中，樣品變形量達到的百分比較小、樣品的處理時間較短，但處于過飽和狀態(tài)的樣品會因為上述的兩種處理而產(chǎn)生第二相，較小的第二相松散的分布于樣品內(nèi)部，為樣品的第二次變形處理與時效處理提供核心；當(dāng)樣品進行第二次變形處理與時效處理時，由于在此次的處理過程中，樣品的變形量達到一個較大的百分比、樣品處理時間也得到延長，使得樣品的析出相增加，并且增加的析出相均勻地分布于樣品內(nèi)部，進而使得樣品的導(dǎo)電率得到明顯增加。

表2 在經(jīng)過不同熱處理后樣品的導(dǎo)電率情況

3 結(jié)語

本文首先進行了熱處理后電工圓桿導(dǎo)電率的相關(guān)實驗，隨后對于實驗結(jié)果進行分析，探究了熱處理工藝對于增加電工圓桿導(dǎo)電率的積極影響，從而完成本文的研究，希望本文可以為增加電工圓桿導(dǎo)電率的相關(guān)研究提供有益幫助。

[1]王惠, 張曉燕, 李若楠,等. 形變時效處理對鋁合金電工圓桿抗拉強度和導(dǎo)電率的影響[J]. 有色金屬(冶煉部分), 2017,12(5):54-58.

[2]胡謝君, 張仁國, 張曉燕,等. 形變時效對不同Cu含量的稀土鋁電工圓桿的影響[J]. 中國有色金屬學(xué)報, 2017, 27(8):1597-1602.

[3]胡謝君, 張仁國, 張曉燕,等. 形變熱處理工藝對鋁合金電工圓桿性能的影響[J]. 有色金屬(冶煉部分), 2017,15(8):59-62.