热处理工艺对导电铝合金力学性能的影响

导电铝合金以其质量轻，导电性能好，成本低等优点，成为了目前导电材料领域的研究热点之一。本文

导电铝合金是电力行业应用最广泛的导电材料，在世界范围内有很大的市场量。目前较为成熟的铝合金电工杆主要有6201、6101、3003 等合金， 其具有导电性能好、质量轻、弧垂特性好等优点[1] [2] [3]。但是，技术发展要求导电铝合金具有更高的强度和导电率。因此，对高强高导铝合金的研究成为目前的研究热点之一。根据导电理论，合金元素在基体中形成细小弥散的析出相时，对合金的导电性能影响最小。Zr 合金元素在铝合金中可使退火态合金中的析出相更加细小、弥散，显著提高退火态合金的力学性能[4] [5] [6]。在导电铝合金中，通过适当的硼化处理，可以使铝中的Ti、V 等元素含量大幅度降低，从而提高材料的导电性能和力学性能[7]。稀土元素也可以细化铝合金的铸态组织，并和Fe、Si 等元素结合生成了二元或三元稀土化合物相，去除有害杂质元素，净化合金[8] [9] [10] [11]。

根据目前的研究， Zr、RE、B 等元素在铝合金中可以形成细小弥散析出相， 不仅可以对基体进行强化， 还可以在一定程度上保证合金的导电性[12]。在这类铝合金中，析出相的形态和分布对合金性能影响较大。所以对合金进行合适的热处理，控制其析出相的尺寸、形态和分布，可以有效控制材料的力学性能[13] [14] [15]。Huang 等人研究表明，在Al-Er-Zr 合金时效过程中，Zr 可以延缓析出相的长大速度，使析出相细化，从而提高材料性能[16]。因此，本文制备了Al-0.5Zr-0.2RE-0.2B 合金，讨论了固溶温度、固溶时间、时效温度、时效时间等热处理工艺条件对其力学性能的影响，以获得最佳的热处理工艺参数。

2. 实验材料与方法 实验所用Al-0.5Zr-0.2RE-0.2B 合金是用纯度均大于99.0%的Al、Zr、RE 和B，按质量分数配比后， 进行感应熔炼，合金熔炼后浇注成试块和标准试样，然后在电阻加热炉中进行固溶–时效处理。采用DLZ-35 中频感应加热设备，振荡功率35 KW，冷却水压0.2 MPa。选择HB-3000 布氏硬度仪测定合金的硬度，载荷50 kg，加载时间30 s。试块大小为Ф20 × 15 mm 的圆柱体。每个样品的测试点不少于5 个， 实验数据最终取该5 点的平均值作为测定结果。

利用WRX-12-11 型卧式电阻加热炉对试块和标准试样进行固溶–时效处理。该过程在氮气保护，真空度为66.7 MPa 下进行。固溶温度为420℃~460℃，固溶时间为2~60 h， 时效温度为160℃~220℃， 时效时间为0~60 h， 固溶后水淬冷却。

合金力学性能测试在Zwick T1-FRO20 电子万能材料试验机上进行，应变速率为0.5 mm/min。拉伸试验测试内容包括：抗拉强度、屈服强度和延伸率。标准试样如图1 所示。