熱處理工藝對稀土鋁合金電工圓桿導電率影響研究

田樹鈺

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

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

1 熱處理后電工圓桿導電率的實驗

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，在得到有關熱處理的稀土鋁合金電工圓桿的導電率數據后，將得到的數據進行整合計算，取其平均值作為最終的參考數據，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，當電工圓桿出現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干燥箱，本文將使用DNC9007型鼓風干燥箱；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，并以測量結果為依據，通過計算公式將電阻率數據轉化為電工圓桿的導電率。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；預變形處理是指在電工圓桿的變形量達到35%時進行冷軋；預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 結果分析

當稀土鋁合金電工圓桿實驗樣品經過熱處理方法的處理后，實驗樣品的內部出現了再結晶的現象，并且樣品內部出現了一些在各個方向上尺寸相差較小的晶粒[3]。當實驗樣品處于熱處理加工狀態時，會先對樣品進行變形處理，使得樣品內部的晶粒之間產生摩擦擠壓，受到擠壓的晶粒變得更長，部分晶粒中出現了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，還增加了樣品的導電率。當樣品經過熱處理后，樣品內部將出現少量的黑色顆粒，并且樣品的晶界比熱處理之前更薄，樣品內部組織結構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，導電率得到增加。

根據實驗結果，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電率的影響。從表2的數據中可以發現，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電率得到最大的提升，增加后的導電率達到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；隨后，對樣品進行預變形處理和預時效處理，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，但處于過飽和狀態的樣品會因為上述的兩種處理而產生第二相，較小的第二相松散的分布于樣品內部，為樣品的第二次變形處理與時效處理提供核心；當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部，進而使得樣品的導電率得到明顯增加。

表2 在經過不同熱處理后樣品的導電率情況

3 結語

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

[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.