热处理制度对6063铝合金导电管导电率及力学性能的影响

成卫兵

【摘 要】研究化学成分、均匀化、挤压工艺及热处理参数对6063铝合金导电管导电率及力学性能的影响规律.结果表明合理调整Mg、Si含量及严格控制其余金属元素的含量,铸棒采取均匀化处理,确定合理的挤压和热处理工艺,可以满足用户的技术协议要求:导电率:≥55％IACS,硬度HB≥70. 【期刊名称】《铝加工》 【年(卷),期】2012(000)005 【总页数】3页(P32-34)

【关键词】化学成分;均匀化;工艺参数;6063铝合金导电管;导电率;力学性能 【作 者】成卫兵

【作者单位】仪征海天铝业有限公司,江苏扬州211400 【正文语种】中 文

【中图分类】TG146;TG115.5

6063铝合金属于Al-Mg-Si系合金，其特点是：中等强度、良好的焊接性和抗腐蚀性，以及导电性和导热性，广泛的应用于汽车、建筑、电力等行业。6063铝合金导电管一般采用T6状态，行业上要求导电率达到50%IACS，而抗拉强度205MPa(硬度65HB)以上即可。而本文介绍的6063铝合金导电管对导电率及硬度有很高的要求：导电率：≥55%IACS，硬度HB≥70。故必须从合金的化学成分入手，通过研究铸棒均匀化、挤压工艺及热处理工艺对6063 T6铝管的导电率及

力学性能的影响程度，以满足用户的协议要求。

试验采用坯料为经过均匀化处理6063铸棒和未均匀化处理的6063铸棒两种，选择铸棒规格为φ214 mm×700 mm其成分见表1。 导电率≥55% IACS，硬度HB≥70。

(1) 化学成分对6063铝合金导电管导电率及力学性能的影响。采用A、B、C三种不同的成分的铸棒试验。

(2) 铸棒均匀化对6063铝合金导电管导电性及力学性能的影响，采用均匀化及非均匀化的铸棒试验。

(3) 时效工艺对6063铝合金导电管导电性及力学性能的影响，包括时效温度及时效时间等。

(1) 铸棒均匀化采用的工艺：温度：560 ～570℃，保温时间：7h。 (2) 挤压工艺参数见表2。

6063铝合金中主要强化相为Mg2Si。当Mg、Si含量低时，导电率要高些。这是由于Mg、Si含量低时，其在铝中的固溶度相对减少，金属中电子通过的能力更强，但其强度受影响。当Mg、Si含量高时，强度会大幅提高，但由于其在铝中的固溶度相对提高，金属中电子通过的能力减弱，导电率会下降。从表3中可以看出，在保证产品力学性能的前提下应尽可能降低Mg、Si含量。除控制Mg、Si含量外，其余的金属元素的含量也要加以控制，这是因为6063铝合金中，除Mg、Si元素外，其余合金元素也以析出而非固溶存在金属中，杂质越少，合金电阻相对越少，电子容易通过，金属的导电性越好。因此要严格的控制合金除Mg、Si元素外的其他合金元素，合金B中：Cu、Mn、Zn、Cr、Ti等元素含量均小于0.02%。 铸棒通过均匀化可以消除或减低晶内化学成分和组织的不均匀性，改善合金组织，提高塑性，对导电率有一定的影响但对性能的影响比较大。铸棒均匀化使均匀固溶体的电阻率要小于非均匀化的固溶体(溶质原子发生偏聚)的电阻率，故采取均匀化

铸棒生产的产品的的导电率要高于非均匀化铸棒生产的产品。另外由于铸棒均匀化使材料的塑性增加，挤压性比非均匀化铸棒的挤压性要好，生产时挤压速度可以大大提高，产品的淬火效应得以提高，从而使产品的强度也得以提高。从表3中可以看出。

从表3中可以看出随着时效温度的升高和时效时间的延长，6063铝合金的导电率增加。合金的导电率随时效温度的升高而升高，这是由于随着时效温度的升高和时间的延长，空位和溶质原子的扩散加快，G·P区易长大。因而G·P区的尺寸较大而密度减少，沉淀相不断从基体中析出并长大，弥散度不断减少，沉淀相与基体的共格关系不断的减弱，从而使基体点阵内的晶格歪扭程度不断降低，基体点阵中电子散射源的数量和密度不断减少，导电电子的自由程增加，从而使导电率增加。铝合金的时效处理将改变其内部组织，合金强度和导电率与合金的时效制度有一定的对应关系，随着时效过程的进行(温度升高或时间延长)，淬火得到的过饱和固溶体将逐步析出溶质原子(形成G·P区过渡相和稳定强化相)，使合金的晶格畸变程度减少，内应力降低，从而使电子运动变得容易，此时合金的电导率和强度逐步增大。当时效的温度越高和时间越长，强化相析出越充分，合金的电导率越高但强度则出现下降趋势，从表3可以看出。因此在选择时效工艺时，既要考虑时效的温度，尽量在高温以保证产品的电导率，但同时也要考虑时效的时间，时间不宜太长。鉴于以上的试验结果得出较为理想的时效工艺参数：温度：200℃，保温3h。

(1) 6063铝合金Mg、Si含量对导电率及性能影响很大。含量高导电率低强度高，含量低导电率高强度低。因此在严格控制Mg、Si含量的同时还要控制其他的合金元素，比如：Cu、Fe、 Zn、Ti等元素。通过比较确定的成分为合金B。 (2) 铸棒均匀化可以提高6063铝管的强度及导电率。

(3) 时效工艺对导电率及性能影响很大。随着时效温度的升高和时间的延长导电率提高，但合金硬度呈下降趋势。为了兼顾硬度和导电率两种性能，选择合适的时效

工艺至关重要，根据研究确定时效工艺参数：温度：200℃，保温3h。

Keywords: chemical composition; homogenization; process parameter; 6063 aluminum conductive tubes; conductivity; mechanical properties 【相关文献】

[1] 王祝堂, 田荣璋. 铝合金及其加工手册(3版)[M]. 长沙:中南大学出版社, 2005 [2] 肖亚庆, 谢永生, 刘静安, 等. 铝加工技术实用手册[M].北京: 冶金工业出版, 2005

Abstract: The effect of chemical composition, homogenization, extrusion process and heating treatment on conductivity and mechanical properties of 6063 aluminum conductive tubes was investigated. It was showed that desired material can be obtained by keeping the contents of Mg, Si and other metal elements under reasonable control range, determining proper processes such as homogenization, extrusion and heating treatment, and the conductivity ≥55%IACS, hardness HB≥70.