CN109468508B - 一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109468508B
CN109468508B CN201811603712.7A CN201811603712A CN109468508B CN 109468508 B CN109468508 B CN 109468508B CN 201811603712 A CN201811603712 A CN 201811603712A CN 109468508 B CN109468508 B CN 109468508B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum alloy
alloy material
percent
refining
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811603712.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109468508A (zh
Inventor
叶健龙
王景
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LVMEI ALUMINIUM Ltd
Original Assignee
LVMEI ALUMINIUM Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LVMEI ALUMINIUM Ltd filed Critical LVMEI ALUMINIUM Ltd
Priority to CN201811603712.7A priority Critical patent/CN109468508B/zh
Publication of CN109468508A publication Critical patent/CN109468508A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109468508B publication Critical patent/CN109468508B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及铝合金加工技术领域，具体涉及一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料及其制备方法。该合金材料的成分及质量百分比组成为：Mg 1.00‑1.18％、Si 0.82‑1.00％、Cu 0.88‑1.02％、Mn 0.64‑0.82％、Zr 0.05‑0.25％、Fe≤0.3％，其它杂质总和≤0.15％，余量为Al。本发明的铝合金材料组织均匀，晶粒细小，具有较高的强度、抗拉强度、冲击韧性、抗应力腐蚀开裂性、焊接性等性能，抗拉强度大于350MPa，剥离腐蚀性能不低于EA级，搅拌摩擦焊接头的强度系数大于85％，用于汽车动力托盘，能满足汽车轻量化的需求。

Description

一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金加工技术领域，具体涉及一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料及其制备方法。
背景技术
在汽车轻量化材料中，合金材料具有质量轻和易于回收循环利用等特点，其综合性价比高于钢、镁、塑料、碳纤维等，是目汽车轻量化的首选材料。我国是目前世界上最大的汽车制造和消费大国，但我国在汽车轻量化方面还是比较落后，目前我国每辆汽车平均用铝仅为115公斤，低于全球单车用铝169公斤，与欧洲、美国、日本等国家相比则差距更大，国外众多知名汽车厂商早已推出全铝车身的车根，如奥迪A8L.Hybird果用了全铝车身技术，使车重显著降低。
汽车轻量化发展对铝合金材料的综合性能提出了越来越高的要求，目前以6063、6005、6061等牌号为代表的Al-Mg-Si系合金，虽然具有优良的挤压加工性能，但强度仍然偏低，断裂韧性、抗应力腐蚀开裂性能以及焊接性能仍然略显不足，以7005、7050、7075等牌号为代表的Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu系高强度铝合金，虽然具有强度高的优点，但用于体防撞梁、动力电池托盘等部件时，普遍存在断裂韧性不足、晶间腐蚀敏感性大、焊接性能较差等问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料，该铝合金材料组织均匀，晶粒细小，具有较高的强度、抗拉强度、冲击韧性、抗应力腐蚀开裂性、焊接性等性能，用于汽车动力托盘能满足汽车轻量化的需求。
本发明的另一目的在于提供一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料的制备方法，该制备方法优化铝合金原料，通过采用超声半连续铸造的工艺，能使制得的铝合金材料具有较佳的强度、抗拉强度、冲击韧性、抗应力腐蚀开裂性、焊接性等性能，而通过对铝合金材料进行热挤压和在线淬火，能使制得的铝合金型材形成单相纤维晶组织，提高了铝合金型材的性能；而通过对铝合金材料进行时效热处理，能提高铝合金型材的强度、韧性和抗腐蚀性能。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料，该铝合金材料的成分及质量百分比组成为：Mg 1.00-1.18％、Si 0.82-1.00％、Cu0.88-1.02％、Mn 0.64-0.82％、Zr 0.05-0.25％、Fe≤0.3％，其它杂质总和≤0.15％，余量为Al。
优选的，该铝合金材料的成分及质量百分比组成为：Mg 1.06-1.12％、Si 0.88-0.94％、Cu 0.92-0.98％、Mn 0.70-0.76％、Zr 0.10-0.20％、Fe≤0.2％，其它杂质总和≤0.15％，余量为Al。
本发明通过采用上述的铝合金成分，能使制得的铝合金型材形成单相纤维晶组织，组织均匀，晶粒细小，具有较高的强度、抗拉强度、冲击韧性、抗应力腐蚀开裂性、焊接性等性能，克服了原有材料要不强度高、但韧性差、抗腐蚀性能差，要不韧性好、抗腐蚀性能好、但强度低等问题，用于汽车动力托盘能满足汽车轻量化的需求。
其中，采用的Mg能有效提高铝合金的耐蚀性，而由于Mg的凝固范围较大，具有热脆性，容易使得铝合金型材产生裂纹；同时，采用的Mn能提高铝合金型材的强度，Mg与Mn并用，增加Mn后可适应降低Mg的含量，可有效降低铝合金型材的热裂倾向，因而严格控制Mg的含量为1.06-1.12％，Mn的含量为0.70-0.76％，能使合金中的Mg5Al8化合物均匀沉淀，改善铝合金的抗蚀性和焊接性能。
采用的Si能有效改善铝合金的流动性，使铝合金从共晶到过共晶具有较佳的流动性，使其在后续的细化、除气、铸造、均质、热挤压等处理工序中易于流动进行加工，但是结晶析出的Si容易形成硬度，降低铝合金的切削性，因此严格控制Si的含量为0.88-0.94％，使制得的Al-Mg-Si-Cu合金具有较佳的流动性、抗拉强度、硬度和加工性能。
采用的Cu能有效提高铝合金型材的切削性、强度、抗拉强度、冲击韧性等机械性能，但过量的Cu会降低铝合金的耐蚀性，容易发生热间裂痕，降低铝合金的组织均匀性，因而严格控制Cu的含量为0.92-0.98％，能使制得的铝合金型材具有较佳的时效强化效果，提高铝合金的氧化性能，提高氧化光泽度和色泽的稳定性。
采用的元素Fe为合金中的正常成分，而过量的Fe会对铝合金的韧性、耐腐蚀性和后续的挤压工艺性能有不良的影响，但我国目前的技术无法保证熔炼过程中不发生增铁的可能，因而，从铝合金性能和降低生产成本的角度，严格控制Fe的含量为Fe≤0.2％。
采用0.10-0.20％的Zr能与铝形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒，细化铸造组织，使制得的铝合金形成单相纤维晶组织，组织均匀，晶粒细小，提高了铝合金型材的强度、抗拉强度、冲击韧性、抗应力腐蚀开裂性、焊接性等性能。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种如上所述的用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：
A、熔炼、精炼：根据铝合金材料的成分及质量百分比要求进行熔炼，并在纯度为99.99％的氩气进行精炼；
B、在线细化：向步骤A精炼后的铝合金材料中加入细化剂进行在线细化；
C、在线除气、除杂：将步骤B在线细化后的铝合金材料进行在线除气，并通过复合过滤装置进行除杂；
D、铸造：将步骤C除杂后的铝合金材料进行超声半连续铸造，然后进行第一次水冷，制得铝棒；
E、均质：将步骤D制得的铝棒进行高温均质，然后进行第二次水冷；
F、热挤压成型：将步骤E第二次水冷后的铝棒加热，进行热挤压成型，然后进行在线冷却淬火；
G、时效处理：将步骤F冷却淬火后的铝棒进行时效处理，制得用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料。
优选的，所述步骤A中，所述熔炼的温度为740-770℃，所述精炼的温度为720-750℃，精炼的时间为15-20min。
优选的，所述步骤B中，所述细化剂的加入量为铝合金材料总量的1.25-1.75％，所述细化剂是由Ti和B以重量百分比为0.45-0.55：0.8-1.2组成的混合物；所述细化剂的加入速度为750-850mm/min。
优选的，所述步骤C中，在线除气的除气介质为99.99％纯度的氩气，所述复合过滤装置包括陶瓷过滤板和Al2O3烧结管，所述Al2O3烧结管的输入端与所述瓷过滤板的输出端连通。
优选的，所述步骤D中，超声半连续铸造的超声波频率为15-25kHZ，超声波功率600-1000W，铸造温度680-710℃，铸造速度65-90mm/min，第一次水冷的冷却水量2400-2500L/min。
优选的，所述步骤E中，高温均质的温度为540-560℃，均质时间为8-12h，第二次水冷的冷却速度为200-300℃/h。
优选的，所述步骤F中，铝棒加热至470-490℃进行热挤压成型，挤压速度为15-20m/min；在线冷却淬火的冷却速度为200-250℃/min，快速冷却至80℃以下。
优选的，所述步骤G中，时效处理的温度为180-190℃，时效保温时间为8-10h。
本发明的上述铝合金型材制备方法通过采用优化后的铝合金原料，并采用超声半连续铸造的工艺，并严格控制铸造的超声波频率、功率和铸造温度、速度、冷却水量等工艺参数，能使制得的铝合金材料具有较佳的强度、抗拉强度、冲击韧性、抗应力腐蚀开裂性、焊接性等性能。
而通过对铝合金材料进行细化，能铝合金中的结晶晶粒，细化铸造组织，形成单相纤维晶组织，组织均匀，晶粒细小，提高了铝合金型材的强度、抗拉强度、冲击韧性、抗应力腐蚀开裂性、焊接性等性能；并通过采用本发明的Ti-B晶粒细化剂，能对铝合金材料进行充分的细化，使制得的合金纤维组织均匀，晶粒细小，若组织晶粒粗大，则降低了铝合金的抗应力腐蚀开裂性等性能，因而严格控制细化剂的Ti含量和B含量，使其合金充分细化，与铝形成TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用，提高合金的机械性能等综合性能。同时，严格控制细化剂的加入速度，能使细化剂对合金进行充分、稳定的细化，若细化剂的加入速度过快，容易造成过度添加，不仅增加成本，且容易造成合金中Ti的含量超标，造成细化剂的浪费，并加入速度过快容易使得合金材料未与细化剂充分混合反应，未完全形成形成TiAl2相，导致细化不完全，合金的机械性能得不到明显的改善。
而通过对铝合金材料进行除气，既能将铝合金材料熔炼过程中产生的气体排出，并能在气体气泡上浮过程中与铝熔体中的夹杂颗粒相遇，并携带出铝合金表面，便于后续进行杂质的去除，提高了铝合金的纯度，使制得的铝合金型材具有较佳的机械性能和抗应力腐蚀性能。而除杂中的复合过滤装置采用陶瓷过滤板和Al2O3烧结管，陶瓷过滤板的成本低，易于安装和使用，对于大于10μm的杂质，过滤效果大于95％，而Al2O3烧结管的过滤面积大，过滤孔径细微，单位流速慢，其中，过滤精度为130ppi，能有效去除小于5μm的夹杂物，通过双重过滤，能有效避免颗粒较大的非金属夹杂物使合金组织不连续，降低型材的致密性，导致腐蚀和裂纹的产生而降低合金的强度和塑性。
而通过对铝合金材料进行高温均质，并控制其均质温度时间和冷却速度，能消除铸造过程中铝棒内部的化学成分和组织的不均匀现象，消除铝棒的残余应力，提高铝合金型材的组织均匀性，提高铝合金的强度、抗拉强度、冲击韧性、抗应力腐蚀开裂性、焊接性等性能。
而通过对铝合金材料进行热挤压和在线淬火，并严格控制挤压温度、速度和冷却速度，能使制得的铝合金型材形成单相纤维晶组织，提高了铝合金型材的性能；而通过对铝合金材料进行时效热处理，并严格控制时效处理的温度和时间，能显著去除残余应力，提高铝合金型材的强度、抗拉强度、耐蚀性、冲击韧性和抗腐蚀性能。
本发明的有益效果在于：本发明的铝合金材料组织均匀，晶粒细小，具有较高的强度、抗拉强度、冲击韧性、抗应力腐蚀开裂性、焊接性等性能，抗拉强度大于350MPa，剥离腐蚀性能不低于EA级，搅拌摩擦焊接头的强度系数大于85％，克服了原有材料要不强度高、但韧性差、抗腐蚀性能差，要不韧性好、抗腐蚀性能好、但强度低等问题，用于汽车动力托盘，能满足汽车轻量化的需求。
本发明的铝合金材料的制备方法，通过优化铝合金原料，并采用超声半连续铸造的工艺，能使制得的铝合金材料具有较佳的强度、抗拉强度、冲击韧性、抗应力腐蚀开裂性、焊接性等性能；而通过对铝合金材料进行热挤压和在线淬火，能使制得的铝合金型材形成单相纤维晶组织，提高了铝合金型材的性能；而通过对铝合金材料进行时效热处理，能提高铝合金型材的强度、韧性和抗腐蚀性能。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料，该铝合金材料的成分及质量百分比组成为：Mg 1.00％、Si 0.82％、Cu 0.88％、Mn 0.6％、Zr 0.05％、Fe≤0.3％，其它杂质总和≤0.15％，余量为Al。
一种如上所述的用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：
A、熔炼、精炼：根据铝合金材料的成分及质量百分比要求进行熔炼，并在纯度为99.99％的氩气进行精炼；
B、在线细化：向步骤A精炼后的铝合金材料中加入细化剂进行在线细化；
C、在线除气、除杂：将步骤B在线细化后的铝合金材料进行在线除气，并通过复合过滤装置进行除杂；
D、铸造：将步骤C除杂后的铝合金材料进行超声半连续铸造，然后进行第一次水冷，制得铝棒；
E、均质：将步骤D制得的铝棒进行高温均质，然后进行第二次水冷；
F、热挤压成型：将步骤E第二次水冷后的铝棒加热，进行热挤压成型，然后进行在线冷却淬火；
G、时效处理：将步骤F冷却淬火后的铝棒进行时效处理，制得用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料。
所述步骤A中，所述熔炼的温度为740℃，所述精炼的温度为720℃，精炼的时间为20min。
所述步骤B中，所述细化剂的加入量为铝合金材料总量的1.25％，所述细化剂是由Ti和B以重量百分比为0.45：0.8组成的混合物；所述细化剂的加入速度为750mm/min。
所述步骤C中，在线除气的除气介质为99.99％纯度的氩气，所述复合过滤装置包括陶瓷过滤板和Al2O3烧结管，所述Al2O3烧结管的输入端与所述瓷过滤板的输出端连通。
所述步骤D中，超声半连续铸造的超声波频率为15kHZ，超声波功率600W，铸造温度680℃，铸造速度65mm/min，第一次水冷的冷却水量2400L/min。
所述步骤E中，高温均质的温度为540℃，均质时间为12h，第二次水冷的冷却速度为200℃/h。
所述步骤F中，铝棒加热至470℃进行热挤压成型，挤压速度为15m/min；在线冷却淬火的冷却速度为200℃/min，快速冷却至80℃以下。
所述步骤G中，时效处理的温度为180℃，时效保温时间为10h。
实施例2
一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料，该铝合金材料的成分及质量百分比组成为：Mg 1.06％、Si 0.88％、Cu 0.92％、Mn 0.7％、Zr 0.10％、Fe≤0.2％，其它杂质总和≤0.15％，余量为Al。
一种如上所述的用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：
A、熔炼、精炼：根据铝合金材料的成分及质量百分比要求进行熔炼，并在纯度为99.99％的氩气进行精炼；
B、在线细化：向步骤A精炼后的铝合金材料中加入细化剂进行在线细化；
C、在线除气、除杂：将步骤B在线细化后的铝合金材料进行在线除气，并通过复合过滤装置进行除杂；
D、铸造：将步骤C除杂后的铝合金材料进行超声半连续铸造，然后进行第一次水冷，制得铝棒；
E、均质：将步骤D制得的铝棒进行高温均质，然后进行第二次水冷；
F、热挤压成型：将步骤E第二次水冷后的铝棒加热，进行热挤压成型，然后进行在线冷却淬火；
G、时效处理：将步骤F冷却淬火后的铝棒进行时效处理，制得用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料。
所述步骤A中，所述熔炼的温度为747℃，所述精炼的温度为727℃，精炼的时间为18min。
所述步骤B中，所述细化剂的加入量为铝合金材料总量的1.38％，所述细化剂是由Ti和B以重量百分比为0.48：0.9组成的混合物；所述细化剂的加入速度为780mm/min。
所述步骤C中，在线除气的除气介质为99.99％纯度的氩气，所述复合过滤装置包括陶瓷过滤板和Al2O3烧结管，所述Al2O3烧结管的输入端与所述瓷过滤板的输出端连通。
所述步骤D中，超声半连续铸造的超声波频率为18kHZ，超声波功率700W，铸造温度690℃，铸造速度71mm/min，第一次水冷的冷却水量2420L/min。
所述步骤E中，高温均质的温度为545℃，均质时间为11h，第二次水冷的冷却速度为220℃/h。
所述步骤F中，铝棒加热至475℃进行热挤压成型，挤压速度为16m/min；在线冷却淬火的冷却速度为210℃/min，快速冷却至80℃以下。
所述步骤G中，时效处理的温度为182℃，时效保温时间为9.5h。
实施例3
一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料，该铝合金材料的成分及质量百分比组成为：Mg 1.09％、Si 0.91％、Cu 0.95％、Mn 0.73％、Zr 0.15％、Fe≤0.2％，其它杂质总和≤0.15％，余量为Al。
一种如上所述的用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：
A、熔炼、精炼：根据铝合金材料的成分及质量百分比要求进行熔炼，并在纯度为99.99％的氩气进行精炼；
B、在线细化：向步骤A精炼后的铝合金材料中加入细化剂进行在线细化；
C、在线除气、除杂：将步骤B在线细化后的铝合金材料进行在线除气，并通过复合过滤装置进行除杂；
D、铸造：将步骤C除杂后的铝合金材料进行超声半连续铸造，然后进行第一次水冷，制得铝棒；
E、均质：将步骤D制得的铝棒进行高温均质，然后进行第二次水冷；
F、热挤压成型：将步骤E第二次水冷后的铝棒加热，进行热挤压成型，然后进行在线冷却淬火；
G、时效处理：将步骤F冷却淬火后的铝棒进行时效处理，制得用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料。
所述步骤A中，所述熔炼的温度为755℃，所述精炼的温度为735℃，精炼的时间为17min。
所述步骤B中，所述细化剂的加入量为铝合金材料总量的1.50％，所述细化剂是由Ti和B以重量百分比为0.50：1.0组成的混合物；所述细化剂的加入速度为800mm/min。
所述步骤C中，在线除气的除气介质为99.99％纯度的氩气，所述复合过滤装置包括陶瓷过滤板和Al2O3烧结管，所述Al2O3烧结管的输入端与所述瓷过滤板的输出端连通。
所述步骤D中，超声半连续铸造的超声波频率为20kHZ，超声波功率800W，铸造温度695℃，铸造速度77mm/min，第一次水冷的冷却水量2450L/min。
所述步骤E中，高温均质的温度为550℃，均质时间为10h，第二次水冷的冷却速度为250℃/h。
所述步骤F中，铝棒加热至480℃进行热挤压成型，挤压速度为17m/min；在线冷却淬火的冷却速度为225℃/min，快速冷却至80℃以下。
所述步骤G中，时效处理的温度为185℃，时效保温时间为9h。
实施例4
一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料，该铝合金材料的成分及质量百分比组成为：Mg 1.12％、Si 0.94％、Cu 0.98％、Mn 0.76％、Zr 0.20％、Fe≤0.2％，其它杂质总和≤0.15％，余量为Al。
一种如上所述的用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：
A、熔炼、精炼：根据铝合金材料的成分及质量百分比要求进行熔炼，并在纯度为99.99％的氩气进行精炼；
B、在线细化：向步骤A精炼后的铝合金材料中加入细化剂进行在线细化；
C、在线除气、除杂：将步骤B在线细化后的铝合金材料进行在线除气，并通过复合过滤装置进行除杂；
D、铸造：将步骤C除杂后的铝合金材料进行超声半连续铸造，然后进行第一次水冷，制得铝棒；
E、均质：将步骤D制得的铝棒进行高温均质，然后进行第二次水冷；
F、热挤压成型：将步骤E第二次水冷后的铝棒加热，进行热挤压成型，然后进行在线冷却淬火；
G、时效处理：将步骤F冷却淬火后的铝棒进行时效处理，制得用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料。
所述步骤A中，所述熔炼的温度为763℃，所述精炼的温度为743℃，精炼的时间为16min。
所述步骤B中，所述细化剂的加入量为铝合金材料总量的1.63％，所述细化剂是由Ti和B以重量百分比为0.53：1.1组成的混合物；所述细化剂的加入速度为830mm/min。
所述步骤C中，在线除气的除气介质为99.99％纯度的氩气，所述复合过滤装置包括陶瓷过滤板和Al2O3烧结管，所述Al2O3烧结管的输入端与所述瓷过滤板的输出端连通。
所述步骤D中，超声半连续铸造的超声波频率为23kHZ，超声波功率900W，铸造温度700℃，铸造速度83mm/min，第一次水冷的冷却水量2480L/min。
所述步骤E中，高温均质的温度为555℃，均质时间为9h，第二次水冷的冷却速度为280℃/h。
所述步骤F中，铝棒加热至485℃进行热挤压成型，挤压速度为18m/min；在线冷却淬火的冷却速度为240℃/min，快速冷却至80℃以下。
所述步骤G中，时效处理的温度为188℃，时效保温时间为8.5h。
实施例5
一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料，该铝合金材料的成分及质量百分比组成为：Mg 1.18％、Si 1.00％、Cu 1.02％、Mn 0.82％、Zr 0.25％、Fe≤0.2％，其它杂质总和≤0.15％，余量为Al。
一种如上所述的用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：
A、熔炼、精炼：根据铝合金材料的成分及质量百分比要求进行熔炼，并在纯度为99.99％的氩气进行精炼；
B、在线细化：向步骤A精炼后的铝合金材料中加入细化剂进行在线细化；
C、在线除气、除杂：将步骤B在线细化后的铝合金材料进行在线除气，并通过复合过滤装置进行除杂；
D、铸造：将步骤C除杂后的铝合金材料进行超声半连续铸造，然后进行第一次水冷，制得铝棒；
E、均质：将步骤D制得的铝棒进行高温均质，然后进行第二次水冷；
F、热挤压成型：将步骤E第二次水冷后的铝棒加热，进行热挤压成型，然后进行在线冷却淬火；
G、时效处理：将步骤F冷却淬火后的铝棒进行时效处理，制得用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料。
所述步骤A中，所述熔炼的温度为770℃，所述精炼的温度为750℃，精炼的时间为15min。
所述步骤B中，所述细化剂的加入量为铝合金材料总量的1.75％，所述细化剂是由Ti和B以重量百分比为0.55：1.2组成的混合物；所述细化剂的加入速度为850mm/min。
所述步骤C中，在线除气的除气介质为99.99％纯度的氩气，所述复合过滤装置包括陶瓷过滤板和Al2O3烧结管，所述Al2O3烧结管的输入端与所述瓷过滤板的输出端连通。
所述步骤D中，超声半连续铸造的超声波频率为25kHZ，超声波功率1000W，铸造温度710℃，铸造速度90mm/min，第一次水冷的冷却水量2500L/min。
所述步骤E中，高温均质的温度为560℃，均质时间为8h，第二次水冷的冷却速度为300℃/h。
所述步骤F中，铝棒加热至490℃进行热挤压成型，挤压速度为20m/min；在线冷却淬火的冷却速度为250℃/min，快速冷却至80℃以下。
所述步骤G中，时效处理的温度为190℃，时效保温时间为8h。
实施例1-5制得的用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料的机械物理性能如下表所示：
Figure BDA0001923117520000131
从上表可以看出，本发明的用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料组织均匀，晶粒细小，具有较高的强度、抗拉强度、冲击韧性、抗应力腐蚀开裂性、焊接性等性能，其中，抗拉强度≥350MPa，搅拌摩擦焊接头的强度系数≥85％，熔化极惰性气体保护焊接头的强度系数≥65％，剥离腐蚀性能不低于EA级，整体质轻，高强度，韧性好，抗腐蚀性能好，克服了原有材料要不强度高、但韧性差、抗腐蚀性能差，要不韧性好、抗腐蚀性能好、但强度低等问题，用于汽车动力托盘，能满足汽车轻量化的需求。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料，其特征在于：该铝合金材料的成分及质量百分比组成为：Mg 1.00-1.18％、Si 0.82-1.00％、Cu0.88-1.02％、Mn 0.64-0.82％、Zr 0.05-0.25％、Fe≤0.3％，其它杂质总和≤0.15％，余量为Al；
所述用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料由如下步骤制得：
A、熔炼、精炼：根据铝合金材料的成分及质量百分比要求进行熔炼，并在氩气氛围中进行精炼；所述氩气氛围的氩气纯度为99.99％；
B、在线细化：向步骤A精炼后的铝合金材料中加入细化剂进行在线细化；
C、在线除气、除杂：将步骤B在线细化后的铝合金材料进行在线除气，并通过复合过滤装置进行除杂；
D、铸造：将步骤C除杂后的铝合金材料进行超声半连续铸造，然后进行第一次水冷，制得铝棒；
E、均质：将步骤D制得的铝棒进行高温均质，然后进行第二次水冷；
F、热挤压成型：将步骤E第二次水冷后的铝棒加热，进行热挤压成型，然后进行在线冷却淬火；
G、时效处理：将步骤F冷却淬火后的铝棒进行时效处理，制得用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料；
所述步骤A中，所述熔炼的温度为740-770℃，所述精炼的温度为720-750℃，精炼的时间为15-20min；
所述步骤B中，所述细化剂的加入量为铝合金材料总量的1.25-1.75％，所述细化剂是由Ti和B以重量百分比为0.45-0.55：0.8-1.2组成的混合物；所述细化剂的加入速度为750-850mm/min；
所述步骤D中，超声半连续铸造的超声波频率为15-25kHZ，超声波功率600-1000W，铸造温度680-710℃，铸造速度65-90mm/min，第一次水冷的冷却水量2400-2500L/min；
所述步骤E中，高温均质的温度为540-560℃，均质时间为8-12h，第二次水冷的冷却速度为200-300℃/h；
所述步骤F中，铝棒加热至470-490℃进行热挤压成型，挤压速度为15-20m/min；在线冷却淬火的冷却速度为200-250℃/min，快速冷却至80℃以下；
所述步骤G中，时效处理的温度为180-190℃，时效保温时间为8-10h。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料，其特征在于：该铝合金材料的成分及质量百分比组成为：Mg 1.06-1.12％、Si0.88-0.94％、Cu 0.92-0.98％、Mn 0.70-0.76％、Zr 0.10-0.20％、Fe≤0.2％，其它杂质总和≤0.15％，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤C中，在线除气的除气介质为99.99％纯度的氩气，所述复合过滤装置包括陶瓷过滤板和Al2O3烧结管，所述Al2O3烧结管的输入端与所述瓷过滤板的输出端连通。
CN201811603712.7A 2018-12-26 2018-12-26 一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料及其制备方法 Active CN109468508B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811603712.7A CN109468508B (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811603712.7A CN109468508B (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109468508A CN109468508A (zh) 2019-03-15
CN109468508B true CN109468508B (zh) 2020-05-01

Family

ID=65677916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811603712.7A Active CN109468508B (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109468508B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110241334A (zh) * 2019-07-18 2019-09-17 苏州市永创金属科技有限公司 一种电动汽车电池托盘加工制造方法
CN112899535A (zh) * 2019-12-03 2021-06-04 晟通科技集团有限公司 新能源电池托盘用6系铝合金型材及其加工方法
CN113215451B (zh) * 2021-05-13 2022-04-22 中南大学 一种高强度Al-Mg-Si-Cu系铝合金及其制备方法
CN115491548B (zh) * 2022-08-05 2023-08-22 安徽镁美科技有限公司 一种新能源电池托盘铝合金铸件及制备方法
CN115896557A (zh) * 2022-10-26 2023-04-04 广亚铝业有限公司 一种高强耐腐蚀的无铅易切削铝合金及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2697400B2 (ja) * 1991-08-28 1998-01-14 日本軽金属株式会社 鍛造用アルミニウム合金
JP2012097321A (ja) * 2010-11-02 2012-05-24 Furukawa-Sky Aluminum Corp 耐応力腐食割れ性に優れた高強度アルミニウム合金製鍛造品及びその鍛造方法
CN104745902B (zh) * 2013-12-30 2017-02-08 鼎镁（昆山）新材料科技有限公司 自行车用高强度Al‑Mg‑Si‑Cu合金及其加工工艺
CN107385290B (zh) * 2017-08-10 2018-10-30 广东和胜工业铝材股份有限公司 一种具有优异氧化效果的高强度铝合金及其制备方法和应用
CN107739921A (zh) * 2017-09-26 2018-02-27 辽宁忠旺集团有限公司 一种汽车用高强度铝型材及其生产工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN109468508A (zh) 2019-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109468508B (zh) 一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料及其制备方法
CN110669964B (zh) 一种高性能稀土Al-Mg-Si铝合金挤压材料及其制备方法
CN110551924B (zh) 铝合金及其制备方法和应用
CN100482829C (zh) 列车车厢用铝合金板材的制造方法
CN103146924B (zh) 一种再生铝生产过程中多级除杂精炼方法
CN111411247B (zh) 一种再生变形铝合金熔体的复合处理方法
CN113234949B (zh) 一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法
CN108396204B (zh) 一种亚共晶铝硅合金铸件及提高其性能的工艺方法
CN109554593B (zh) 一种用于手机结构件的铝合金材料及其制备方法
CN109371266B (zh) 一种高强耐蚀可焊Al-Mg-Si系合金挤压材的生产方法
CN104959393A (zh) 一种高质量航空叶片用铝合金热挤压棒材的制造方法
CN115044810B (zh) 一种铝合金及其制备方法、汽车用材料
CN102114579A (zh) 一种高强度铝合金焊丝及其制备方法
CN108977704B (zh) 一种含La-B高强高导铝合金及其中厚板的制备方法
CN107779702A (zh) 一种含Ag和Sc的7XXX高强铝合金专用焊丝
CN107858563A (zh) 新能源物流车厢骨架轻量化用铝合金及制备方法
CN112375945A (zh) 新能源汽车电池托盘挤压用6061合金铝型材及其加工工艺
CN114231802A (zh) 锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材及其制备方法
CN115505777A (zh) 一种铝镧硼钛晶粒细化剂的制备方法
CN104451292B (zh) 一种7a85铝合金
CN111500899B (zh) 一种含稀土元素的防爆膜用铝材及其制造方法
CN112662922A (zh) 一种再生变形铝合金熔体
CN111041298A (zh) 一种高强度超硬6061铝合金棒
CN112159917A (zh) 一种大规格高纯均质细晶铝合金铸锭及铸造方法
CN103911532A (zh) 地铁机车导电铝合金型材配方及其制备工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: An aluminum alloy material for electric vehicle power battery tray and its preparation method

Effective date of registration: 20200901

Granted publication date: 20200501

Pledgee: China Co. truction Bank Corp Dongguan branch

Pledgor: LVMEI ALUMINIUM Ltd.

Registration number: Y2020980005587

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20211013

Granted publication date: 20200501

Pledgee: China Co. truction Bank Corp Dongguan branch

Pledgor: LVMEI ALUMINIUM Ltd.

Registration number: Y2020980005587

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right