热处理工艺参数对6101铝板带力学性能与电导率的影响
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（3） 采用单级时效160/180/200 ℃ × （2~24） h 和双级时效 85/165 ℃ × 4+200 ℃ × （2~12） h，探
索该时效处理制度对性能与电导率的影响。
2 试验结果和分析
6101 合金主要是通过固溶和时效处理来控制 其晶粒、组织尺寸及分布状况，进而影响成品的性 能和电导率。大量的研究表明，6×××系的时效 处理析出顺序为：α 过饱和固溶体→GP 区→β”→ β’→β。时效过程中析出的 G 区和 β”起到较好的 强化效果，同时弥散分布的第二相相对固溶原子而 言对导电电子的散射作用更小，更易获得更大的电 导率。 2.1 固溶温度及时间对晶粒及性能的影响
工艺技术
1.2 试验过程与方法 将冷轧板用 UNITEMp 快速升温炉进行固溶，
水淬处理后，采用日本岛津 100 kN 万能试验机进 行预拉伸，然后在箱式炉内进行人工时效试验得 到试验样品。经万能试验机测试力学性能；利用 Sigma-2008A 涡流电导率仪检测电导率；利用液压 折弯机评估折弯性能；利用蔡司光学显微镜观察晶 粒组织分布。
doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2021.03.09
0 前言
铜和铝是两种最主要的导电金属材料。铜面临 着资源匮乏及价格高等不利因素，铝作为地球上最 丰富的有色金属，具有质量轻、耐腐蚀、成形性 好、成本低等优点，已逐渐在电力导线、储能电 站、新能源汽车等领域得以应用，且大有以铝代铜 的趋势[1]。
图 1 为不同固溶工艺条件下的表面和纵向晶粒 分布情况。可以看出：在相同保温时间下，随着固 溶温度的提高，表面和纵向晶粒呈粗化趋势，折弯 橘皮更为明显，见图 2；当固溶温度相同时，随着 保温时间的延长，表面和纵向晶粒变化很小。
（a） 530 ℃ × 15 s，表面
（b） 530 ℃ × 60 s，表面
本试验设计不同的热处理工艺参数 （固溶温 度、固溶时间、预拉伸量、时效温度、时效时间 等），以获得良好的综合性能。具体如下：
（1） 采用 530 ℃、555 ℃保温 15 s、45 s、60 s 的固溶制度，探索该制度对晶粒及性能的影响。
（2） 采用 0.5%、3%、5%三种预拉伸量以探 索预拉伸对性能与电导率的影响。
《铝加工》
2021 年第 3 期总第 260 期
工艺技术
热处理工艺参数对 6101 铝板带力学性能 与电导率的影响
阙石生司，福州 350015）
摘要：研究了不同固溶制度、预拉伸及时效制度对 6101 铝合金性能与电导率的影响。结果表明：随着固溶温度及保温时间
制[2-6]：（1） 低合金及微合金化：采用低 Fe、Cu、 Zn 等杂质高纯铝水，降低 Cr、Mn、Ti、V 等影响 电导率有害元素的含量，适量增加 B 元素，促使与 Cr、Ti、V 等形成硼化物在晶界析出聚集，或添加 稀土元素形成弥散的析出强化相；（2） 时效工艺优 化：通过单级或双极时效工艺开发，促进 Mg2Si 强 化相的析出，减少晶格畸变及对导电电子的散射。 但这些控制措施在一定程度上面临着增加成本、牺 牲强度、忽略了后续折弯加工要求等问题。所以本 研究的目的就是在不增加过多成本的基础上，从热 处理工艺参数优化角度入手，协同调控 6101 铝合 金的强度、导电率和加工性能。
作者简介：阙石生 （1985-），男，福建龙岩人，工学硕士，工程师，主要从事铝板材加工及新材料开发工作。 收稿日期：2021-03-01 · 40 ·
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
阙石生，等：热处理工艺参数对 6101 铝板带力学性能与电导率的影响
（c） 555 ℃ × 15 s，表面 （d） 555 ℃ × 60 s，表面
（e） 530 ℃ × 15 s，纵向
（f） 530 ℃ × 60 s，纵向
（g） 555 ℃ × 15 s，纵向 （h） 555 ℃ × 60 s，纵向
图 1 不同固溶工艺下的晶粒对比 （放大 100 倍）
6101 铝合金是一种低合金化 Al-Mg-Si 系热处 理可强化合金，具有中等强度、良好的导电性及成 形性，成为近些年来在导电材料的研究热门对 象[2-4]。特别是随着新能源电动汽车及快充技术的快 速发展，6101 铝板越来越被特斯拉等电动汽车企 业广泛地采用，不仅要求其具有较高的强度、优异 的导电率，还对合金的折弯加工等性能提出了较高 要求[5]。铝合金的强度与导电性能、折弯性能不易 兼得，故而在确保电导率的前提下不降低过多的材 料性能已成为材料生产工艺控制的难点和重点 。 [7] 一般要求材料的抗拉强度达 185~225 MPa，屈服强 度 150~210 MPa，电导率≥56%IACS，90°折弯半 径为厚度的 1 倍。目前主要从以下两方面进行控
的延长，抗拉强度、屈服强度和延伸率变化小，但晶粒呈长大趋势，折弯橘皮越加明显；预拉伸提供了更多的形核地点，
提高了合金的时效强化能力；在欠时效→峰时效→过时效过程中，随着人工时效温度的提高，更快进入到过时效状态，电
导率随之增大；相对单级时效而言，双级时效下的各项性能更佳、更稳定，有利于实际生产控制。结合热处理各工艺参数
对性能及电导率的影响规律，在固溶 （530 ℃/ （15~60） s） +预拉伸量 0.5%+双级时效 （165 ℃/4 h+200 ℃/ （5~12） h） 制
度下，材料可获得优良的综合性能。
关键词：热处理；6101 铝合金；工艺参数；性能；电导率
中图分类号：TG146.21
文献标识码：A
文章编号：1005-4898 （2021） 03-0040-04
1 试验方案
1.1 化学成分 试验材料为厚度 3.0 mm 的 6101 铝合金板带，
合金成分如表 1 所示。
表 1 6101 试验合金成分 （质量分数/%）
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti B Al 0.45 0.18 0.05 0.03 0.50 0.02 0.05 0.01 0.005 余量
索该时效处理制度对性能与电导率的影响。
2 试验结果和分析
6101 合金主要是通过固溶和时效处理来控制 其晶粒、组织尺寸及分布状况，进而影响成品的性 能和电导率。大量的研究表明，6×××系的时效 处理析出顺序为：α 过饱和固溶体→GP 区→β”→ β’→β。时效过程中析出的 G 区和 β”起到较好的 强化效果，同时弥散分布的第二相相对固溶原子而 言对导电电子的散射作用更小，更易获得更大的电 导率。 2.1 固溶温度及时间对晶粒及性能的影响
工艺技术
1.2 试验过程与方法 将冷轧板用 UNITEMp 快速升温炉进行固溶，
水淬处理后，采用日本岛津 100 kN 万能试验机进 行预拉伸，然后在箱式炉内进行人工时效试验得 到试验样品。经万能试验机测试力学性能；利用 Sigma-2008A 涡流电导率仪检测电导率；利用液压 折弯机评估折弯性能；利用蔡司光学显微镜观察晶 粒组织分布。
doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2021.03.09
0 前言
铜和铝是两种最主要的导电金属材料。铜面临 着资源匮乏及价格高等不利因素，铝作为地球上最 丰富的有色金属，具有质量轻、耐腐蚀、成形性 好、成本低等优点，已逐渐在电力导线、储能电 站、新能源汽车等领域得以应用，且大有以铝代铜 的趋势[1]。
图 1 为不同固溶工艺条件下的表面和纵向晶粒 分布情况。可以看出：在相同保温时间下，随着固 溶温度的提高，表面和纵向晶粒呈粗化趋势，折弯 橘皮更为明显，见图 2；当固溶温度相同时，随着 保温时间的延长，表面和纵向晶粒变化很小。
（a） 530 ℃ × 15 s，表面
（b） 530 ℃ × 60 s，表面
本试验设计不同的热处理工艺参数 （固溶温 度、固溶时间、预拉伸量、时效温度、时效时间 等），以获得良好的综合性能。具体如下：
（1） 采用 530 ℃、555 ℃保温 15 s、45 s、60 s 的固溶制度，探索该制度对晶粒及性能的影响。
（2） 采用 0.5%、3%、5%三种预拉伸量以探 索预拉伸对性能与电导率的影响。
《铝加工》
2021 年第 3 期总第 260 期
工艺技术
热处理工艺参数对 6101 铝板带力学性能 与电导率的影响
阙石生司，福州 350015）
摘要：研究了不同固溶制度、预拉伸及时效制度对 6101 铝合金性能与电导率的影响。结果表明：随着固溶温度及保温时间
制[2-6]：（1） 低合金及微合金化：采用低 Fe、Cu、 Zn 等杂质高纯铝水，降低 Cr、Mn、Ti、V 等影响 电导率有害元素的含量，适量增加 B 元素，促使与 Cr、Ti、V 等形成硼化物在晶界析出聚集，或添加 稀土元素形成弥散的析出强化相；（2） 时效工艺优 化：通过单级或双极时效工艺开发，促进 Mg2Si 强 化相的析出，减少晶格畸变及对导电电子的散射。 但这些控制措施在一定程度上面临着增加成本、牺 牲强度、忽略了后续折弯加工要求等问题。所以本 研究的目的就是在不增加过多成本的基础上，从热 处理工艺参数优化角度入手，协同调控 6101 铝合 金的强度、导电率和加工性能。
作者简介：阙石生 （1985-），男，福建龙岩人，工学硕士，工程师，主要从事铝板材加工及新材料开发工作。 收稿日期：2021-03-01 · 40 ·
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阙石生，等：热处理工艺参数对 6101 铝板带力学性能与电导率的影响
（c） 555 ℃ × 15 s，表面 （d） 555 ℃ × 60 s，表面
（e） 530 ℃ × 15 s，纵向
（f） 530 ℃ × 60 s，纵向
（g） 555 ℃ × 15 s，纵向 （h） 555 ℃ × 60 s，纵向
图 1 不同固溶工艺下的晶粒对比 （放大 100 倍）
6101 铝合金是一种低合金化 Al-Mg-Si 系热处 理可强化合金，具有中等强度、良好的导电性及成 形性，成为近些年来在导电材料的研究热门对 象[2-4]。特别是随着新能源电动汽车及快充技术的快 速发展，6101 铝板越来越被特斯拉等电动汽车企 业广泛地采用，不仅要求其具有较高的强度、优异 的导电率，还对合金的折弯加工等性能提出了较高 要求[5]。铝合金的强度与导电性能、折弯性能不易 兼得，故而在确保电导率的前提下不降低过多的材 料性能已成为材料生产工艺控制的难点和重点 。 [7] 一般要求材料的抗拉强度达 185~225 MPa，屈服强 度 150~210 MPa，电导率≥56%IACS，90°折弯半 径为厚度的 1 倍。目前主要从以下两方面进行控
的延长，抗拉强度、屈服强度和延伸率变化小，但晶粒呈长大趋势，折弯橘皮越加明显；预拉伸提供了更多的形核地点，
提高了合金的时效强化能力；在欠时效→峰时效→过时效过程中，随着人工时效温度的提高，更快进入到过时效状态，电
导率随之增大；相对单级时效而言，双级时效下的各项性能更佳、更稳定，有利于实际生产控制。结合热处理各工艺参数
对性能及电导率的影响规律，在固溶 （530 ℃/ （15~60） s） +预拉伸量 0.5%+双级时效 （165 ℃/4 h+200 ℃/ （5~12） h） 制
度下，材料可获得优良的综合性能。
关键词：热处理；6101 铝合金；工艺参数；性能；电导率
中图分类号：TG146.21
文献标识码：A
文章编号：1005-4898 （2021） 03-0040-04
1 试验方案
1.1 化学成分 试验材料为厚度 3.0 mm 的 6101 铝合金板带，
合金成分如表 1 所示。
表 1 6101 试验合金成分 （质量分数/%）
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti B Al 0.45 0.18 0.05 0.03 0.50 0.02 0.05 0.01 0.005 余量