热处理制度对6082铝合金棒材硬度和电导率的影响

向 晶，莫宇飞，谢尚昇，李 剑，周 伟，周文标

（广西南南铝加工有限公司，广西 南宁 530031）

热处理制度对6082铝合金棒材硬度和电导率的影响

向 晶，莫宇飞，谢尚昇，李 剑，周 伟，周文标

（广西南南铝加工有限公司，广西 南宁 530031）

采用正交试验的方法研究了热处理制度对6082铝合金棒材硬度和电导率的影响，并通过皮尔逊相关系数公式计算并分析了硬度和电导率之间的相关性。结果表明，时效温度是影响棒材电导率的最主要因素，固溶温度对棒材硬度影响的因素最大，时效保温时间对硬度和电导率的影响较小。通过生产验证，采取520℃+195℃/8h的热处理制度，6082铝合金棒材的硬度＞95HB、电导率＞26.5MS/m。

6082铝合金棒材；热处理制度；硬度；电导率

0 前言

6082铝合金是Al-Mg-Si系铝合金中强度较高的品种，具有较好的加工特性、淬透性及冲击韧性[1]，可加工成管材、棒材、型材、线材，广泛应用于电子产品及海洋工程等领域。目前，6082铝合金棒材市场需求量不断增加，客户对棒材电导率和硬度要求更加严格，为适应市场经济的发展和满足用户的需求，我们对6082-T6棒材使用不同成品热处理工艺进行试验，寻找出棒材电导率和硬度满足用户要求的热处理工艺制度。本试验结合理论与生产实际，选取了不同的固溶时效热处理工艺，拟定了三因素三水平的正交试验，研究热处理制度对6082铝合金棒材电导率和硬度的影响，以期为同行提供参考。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用合金铸锭采用半连续DC铸造制备，熔铸工艺流程：配料→投炉→熔炼→成分调整→转炉→成分调整→炉内精炼→在线熔体净化→过滤→铸造。其化学成分见表1。

表1 6082铝合金的化学成分(质量分数/%)

铸锭经均匀化热处理后锯切车定尺进行挤压生产，棒材的直径为Ф120mm，挤压工艺流程为：模具、挤压筒、铸锭加热→挤压→在线冷却→中断→检尺→（取样）→离线淬火→拉伸矫直→成品锯切→取样→检尺→装框→时效。挤压工艺的选取如表2所示，之后将离线淬火前取得的样品进行固溶时效热处理。

表2 6082铝合金棒材挤压工艺

1.2 固溶时效热处理试验

（1）通过不同固溶时效温度以及时效时间，选取三因素三水平做固溶时效热处理正交试验，如表3所示。正交试验共有九组，分别进行编号，为了确保试验结果的可靠性，每组试验分别取5个试样。

表3 固溶热处理因素水平表

（2）测试6082铝合金棒材在不同温度时效状态下室温拉伸性能与电导率，以此来探讨6082铝合金棒材力学性能和电导率之间的相关性。

（3）根据正交试验的结果，通过车间生产进行验证，最终确定出车间工程化生产的具体热处理工艺。

1.3 硬度测试

硬度测试按照GB/T231.1-2009标准规定的试验方法，在THBP-62.5布氏硬度计上进行，每个试样测试5个点，每组试验选取5个试样取平均值作为最终结果。

1.4 室温拉伸试验

室温拉伸试验按照GB/T228.1-2010在BT1-FB100TN型万能电子拉伸试验机上进行，沿挤压方向切取拉伸试样。

1.5 电导率测试

采用SIGMASCOPE SMP10-HF电导率测试仪测试试验材料的电导率，对每一块样品测试5个点，取平均值。

9组试验的设计方案，每组5个样品测量各个性能取平均值，得出的电导率和硬度数据以及进行的正交试验分析如表4所示。

9组试验的设计方案，每组5个样品测量各个性能取平均值，得出的电导率和硬度数据以及进行的正交试验分析如表4所示。

表4 6082铝合金棒材正交试验结果及分析

表5 6082铝合金棒材硬度和电导率测量值

2 试验结果与分析

2.1 固溶时效工艺设计及试验结果分析

2.1.1 正交试验结果及电导率与硬度组合图

对6082铝合金棒材进行固溶时效工艺正交实验，其结果见表4。

在仅考虑固溶温度的前提下，将9组数据所测得的电导率与硬度组合画出趋势曲线，如图1所示。

图1 硬度和电导率组合曲线

2.1.2 固溶时效工艺正交试验结果分析

（1）电导率评价：时效温度对电导率影响最大，时效温度越高、电导率越大；固溶温度对电导率也有一定的影响，固溶温度越高、电导率越低；时效保温时间对电导率影响较小。

（2）硬度评价：固溶温度对硬度影响最大，固溶温度越高、硬度越大；时效温度对硬度也有一定的影响，从本试验选取的三个时效温度来看，硬度随着时效温度的升高呈现先升高后下降的趋势，175℃时效硬度最高；时效保温时间对硬度的影响相对较小，保温时间越长，硬度越高。

（3）正交试验总结：电导率最佳的固溶时效热处理工艺为：500℃+195℃/8h、硬度最佳的固溶时效热处理工艺为：540℃+175℃/10h。考虑到棒材对电导率有要求（＞26.5MS/m）的同时对硬度也有要求（＞95HB），正交试验中采取500℃低温固溶的方式后最高硬度值仅为91.27HB，不满足要求，现阶段能参考的最佳固溶时效热处理工艺是520℃+195℃/8h。

2.2 硬度、电导率之间的相关性

2.2.1 硬度与电导率之间相关系数分析

根据上述正交试验结果，将硬度和电导率测量数据统计如表5所示。

通过相关系数公式[5]计算：

得出硬度和电导率之间的相关系数r=-0.56768，这说明硬度和电导率呈现相反的变化趋势，即硬度越高电导率越低、硬度越低电导率越高。数据显示本文选取的工艺条件下6082棒材硬度和电导率之间约为中等相关。

2.2.2 室温力学性能与电导率之间的关系

在相同的固溶热处理条件下，选取不同的时效温度测试其对应的室温拉伸性能和电导率，组合曲线图如图2所示。

图2 时效温度对6082铝合金棒材力学性能和电导率的影响

如图2所示，6082铝合金的力学性能随着人工时效的温度升高而呈现先上升后下降的趋势，随着人工时效时间的延长同样呈现先上升后下降的趋势，合金出现典型的欠时效、峰值时效、过时效的过程，但是电导率随着人工时效温度的升高、时效时间的延长逐渐上升[2、3、4]。

从图2可以推测在本文试验用所的6082挤压棒材在力学性能上升阶段（欠时效阶段）硬度和电导率会呈现相同的变化趋势，即相关系数为正数，但是在力学性能逐渐下降的阶段（过时效阶段）硬度和电导率会呈现相反的变化趋势，即相关系数为负数。

2.3 生产实践验证

在实际生产中，我们的固溶温度为：520℃，时效热处理工艺为：195℃/8h。我们对近期生产的12批棒材的电导率和硬度做了统计，其结果如表6所示。通过本文研究后合格产出近百吨产品，检测结果表明棒材的硬度和电导率均能满足客户要求。

表6 6082铝合金棒材性能统计

3 结论

（1）时效温度是影响棒材电导率的最主要因素，固溶温度对棒材硬度影响的因素最大，时效保温时间对硬度和电导率的影响较小。

（2）6082棒材在欠时效阶段硬度和电导率会呈现相同的变化趋势，即相关系数为正数，但是在过时效阶段硬度和电导率会呈现相反的变化趋势，即相关系数为负数。

（3）生产验证表明，采取520℃+195℃/8h的热处理制度可满足6082铝合金棒材的硬度＞95HB、电导率＞26.5MS/m的要求。

[1] 田荣璋, 王祝堂. 铝合金及其加工手册(第二版) [M]. 长沙∶ 中南大学出版社, 2000

[2] 王祝堂. 变形铝合金热处理工艺[M]. 中南大学出版社，2011

[3] 于洪伟, 李俊峰, 刘秀华. 热处理制度对6082铝合金电导率的影响[J]. 轻合金加工技术, 2002, 30(9)∶ 12-14

[4] 宋微, 张燕飞, 刘金诚. 热处理工艺对6082铝合金挤压棒材组织和力学性能的影响[J]. 铝加工, 2010, 5(196)∶ 42-46

[5] 郭红霞. 相关系数及其应用[J]. 武警工程学院学报，2010，26(2)∶ 3-5

西南铝与中国运载火箭技术研究院、中南大学签署合作协议

2016年底，西南铝与中国运载火箭技术研究院、中南大学签署了战略合作框架协议，这标志着三方在航空航天领域关键铝合金材料的研发、生产及应用上实现了强强联合。 三方将在开展重大项目技术攻关等方面展开深入合作，形成基础研究、核心技术突破、技术应用工程化的技术联盟，共同致力于解决我国未来重型运载火箭等型号所需的高性能铝合金构件高品质制造所面临的重大关键科学技术问题。

云南富源将投产大型铝合金轮毂项目

2016年11月17日，曲靖市富源今飞轮毂制造有限公司年产500万件铝合金汽车轮毂制造项目投产暨500万件铝合金摩托车轮毂制造项目开工仪式在富源工业园区举行。富源今飞500万件铝合金汽车轮毂项目，由浙江今飞凯达轮毂股份有限公司在富源投资设立的全资子公司云南富源今飞轮毂制造有限公司承建，总投资10亿元，分三期建设。该项目于2016年8月21日签约，预计2017年8月建成并试运行投产。

世界再生铝工业的五大发展趋势

综观世界再生铝工业的发展，呈现出五大新的发展情况，概括如下：一是中国已成为世界第一再生铝大国，2015年再生铝产量约占世界再生铝总产量的39.7%；二是美国的再生铝产量于2001年开始超越了其原铝产量，且再生铝产量持续增长；三是老牌的再生铝大国日本、英国等再生铝产量呈下降趋势；四是世界各国再生铝的发展存在较大差别，其再生铝产量占原铝总产量的比例和占原铝消费量的比例的差别很大。发达国家再生铝占铝总产量的比例较高；五是各国对再生铝的发展重视程度在加大，废铝的回收和利用工作在加强。

2017年电解铝价格预测

价格波动过程主要受以下三方面影响。首先，需求有季节性，电解铝和氧化铝的投产进度也不一致，市场均衡的实现需要一个过程，这会导致价格出现比较大的波动。其次，市场定价能力的差异也会导致价格波动造成巨大影响。如果市场能及早发现价格高估，产能投放速度会减缓，价格小幅波动;否则会造成产能大量投放，价格高位大幅回落的情况。最后，其他外部因素的干扰也会起到很大影响。比如供给侧改革力度加强，对电解铝投产进行约束；铝价过低时铝企联盟控货，以及运输和环保的问题发酵等等。考虑到上述因素，预计氧化铝全年波动区间在3000元/t～2000元/t；电解铝在14000元/t～11000元/t之间；上半年偏强而下半年偏弱。

Effect of Heat Treatment System on Hardness and Conductivity of 6082 Aluminum Alloy Bars

XIANG Jing，MO Yu-fei，XIE Shang-sheng，LI Jian，ZHOU Wei，ZHOU Wen-biao
(Guangxi Alnan Aluminum Inc, Nanning 530031，China)

Effect of heat treatment on hardness and conductivity of 6082 aluminum alloy bars was studied by using orthogonal experiment method, and the correlation was calculated and analyzed between the hardness and conductivity through the Pearson correlation coefficient. The results show that the effects of aging temperature on conductivity of the rod is the most crucial factor, impact of the solution temperature on the hardness is the largest one, while aging holding time has lesser effect on the hardness and conductivity. 6082 aluminum bar hardness is higher than 95HB, conductivity is higher than 26.5ms/m with heat treatment system of 520℃+195℃/8h through production verification.

6082 aluminum alloy rod; heat treatment system; hardness; conductivity

TG146.21，TG166.3，TG376.8

A

1005-4898（2017）01-0016-05

10.3969/j.issn.1005-4898.2017.01.03

广西科学研究与技术开发项目（桂科重1598001-3）。

向晶（1988-），男，湖南怀化人，硕士，主要研究方向为铝合金成形及热处理工艺。

2016-06-17