一种提高6101铝合金导电率的高效节能时效工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种提高6101铝合金导电率的时效工艺。该工艺由装料后随炉控速升温阶段、控速超温升温阶段、控速降温阶段、保温阶段和出炉空冷五部分构成。通过控制升温阶段的升温速率，超温阶段的升温速率、超温温度、降温速率及保温温度和时间，在保持6101铝合金导体材料强度要求的前提下，提高材料的导电率。该时效工艺与常规单级时效工艺相比，具有导电率高，总时效时间缩短等优点。

An Efficient Energy-saving Aging Process for Improving Conductivity of 6101 Aluminum Alloy

The invention discloses an aging process for improving the conductivity of 6101 aluminum alloy. The process consists of five stages, i.e. temperature-rising stage with furnace speed control after charging, temperature-rising stage with over-temperature control, temperature-lowering stage with controlled speed, heat preservation stage and air-cooling after discharging. The conductivity of 6101 aluminium alloy conductor material can be improved by controlling the heating rate in the heating stage, the heating rate, the temperature, the cooling rate and the holding temperature and time in the overheating stage, while maintaining the strength requirement of 6101 aluminium alloy conductor material. Compared with the conventional single-stage aging process, the aging process has the advantages of high conductivity and shorter total aging time.

【技术实现步骤摘要】
一种提高6101铝合金导电率的高效节能时效工艺
本专利技术属于有色金属材料热处理领域，特别涉及一种提高6101铝合金导电率的高效节能时效工艺。
技术介绍
6101铝合金导体一般经固溶+时效热处理来实现强化和提高导电率，也有挤压态产品或变形态产品直接进行时效处理。为了提高导体的导电率常常采用提高时效温度，延长时效时间的过时效处理工艺，但该工艺会降低导体的强度。时效过程中，尺寸为几纳米至十几纳米的溶质原子团簇和GP区会从基体中以共格态弥散析出，该细小弥散的共格第二相会加强电子散射而严重影响导体材料的导电率。对于Al-Mg-Si系铝合金导体材料，当与基体共格的β″相作为主要析出相时，析出强化效果最好。当β″相和β’相共同作为主要强化相时，导体材料不仅具有较高的强度而且具有较高的导电率。这主要是出现β’相后，溶质原子团簇和GP区数量会进一步减少。因此，降低峰值时效态溶质原子团簇和GP区数量并形成更多的β″相是保证6101铝合金导体强度，提高其导电性的关键。Al-Mg-Si系铝合金在时效过程中析出物的析出序列为:过饱和固溶体(SSSS)→溶质原子团簇→球状GP区→亚稳针状β″相→亚稳棒状β’相→稳态片状β相。固溶态或挤压态材料在室温放置时，数分钟内就出现溶质原子团簇，即便室温放置很长时间也还是终止于球状GP区。在人工时效过程中，早期形成的尺寸小的溶质原子团簇和GP区会抑制β″相形成并降低β″相的数量。只有控制早期时效过程中形成的溶质原子团簇和GP区的大小和数量，才能获得更多的β″相。在单级人工时效时，即便是在峰值时效状态，也是多种析出相的混合物。时效温度低于170℃经峰值时效后析出相中不出现β’相而是以β″相为主，同时存在大量的溶质原子团簇和GP区。时效温度在200℃左右时，析出相以β″相和β’相为主，同时亦还存在大量的溶质原子团簇和球状GP区。如汪波等人的工作表明，在180℃时效时，欠时效阶段存在较多的溶质原子团簇和GP区，β″相数量较少，在硬度峰值时β″相数量达到最大，但还存在相当数量的溶质原子团簇和GP区（汪波等.金属学报，2014，50（6）：685-690）。大量溶质原子团簇和球状GP区的存在会降低导体材料的导电率。为此，出现了多级时效工艺。崔立新对6101铝合金进行了二级时效处理。获得了先高温预时效再低温主时效的二级时效工艺会降低铝合金硬度的实验结果（Li-xinCUI，etal.Trans.NonferrousMet.Soc.China,2014,24:2266-2274）而蔡军辉等对Al-Mg-Si系铝合金的实验结果表明高温预时效+低温主时效的二级时效工艺，当预时效时间合适时可提高峰值时效态的硬度，预时效时间短时反而降低合金主时效后的硬度，低温预时效+高温主时效会降低铝合金的硬度（蔡军辉等.上海金属，2008,30（4）：16-18）。李相冉的工作表明对Al-Mg-Si系铝合金进行先低温预时效，再高温主时效可提高铝合金的强度和导电率，只是在50℃~90℃预时效时，硬度和强度提高幅度随预时效温度提高而增加，而在110℃预时效后其硬度和强度的提高幅度反而不及50℃预时效的，低温预时效对铝合金硬度和强度的影响取决于预时效温度范围。导电率则是随预时效温度的提高而增加（李相冉.山东大学硕士学位论文，2017.5）。本专利技术的时效工艺就是尽量多的将溶质原子团簇和GP区转变成强化效果更好的和对导电率影响更小的β″相以在保证导体材料强度的前提下提高其导电率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效、节能的时效工艺，在保证6101铝合金强度要求的前提下，提高其导电率。以降低导体材料的线路损耗。该工艺克服了细小溶质原子团簇和GP区对β″相的抑制，有效减少峰值时效态下溶质原子团簇和GP区的数量，增加的β″相和β’相的数量，使6101铝合金导体不仅具有较高的强度，还有更高的导电率。本专利技术的技术方案就是通过控制升温速率、过热升温速率、过热温度和过热区降温速率来控制溶质原子偏聚区、GP区、β″相和β’相，减少强化效果差，对导电率影响大的溶质原子偏聚区和GP区的数量，增加强化效果好，对导电率影响小的β″相+β’相的数量，尤其是β″相的数量以提升导电率。其具体实施方案为：时效炉装料后以一定的升温速率升温，升温速率控制范围为4.5~5.5℃/min。以恒定速率加热至超过时效温度15℃~30℃，且最高温度不超过240℃。加热到达最高温度后零保温并以一定的降温速率降至时效温度，降温速率控制在0.45℃~0.6℃/min。时效保温温度在175℃~210℃，保温时间为1h~6h。保温后出炉空冷。本专利技术的有益效果是在保证Al-Mg-Si系导体材料强度的前提下，提高导电率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高6101铝合金导体材料导电率的时效工艺，其特征在于时效炉装料后以一定的升温速率升温，升温速率控制范围为4.5~5.5℃/min。

【技术特征摘要】
1.一种提高6101铝合金导体材料导电率的时效工艺，其特征在于时效炉装料后以一定的升温速率升温，升温速率控制范围为4.5~5.5℃/min。2.一种提高6101铝合金导体材料导电率的时效工艺，其特征在于以恒定速率加热至超过单级时效温度15℃~30℃，且最高温度不超过240℃。3.一种提...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东雨，李静，徐传享，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11