CN115821128A - 一种高成形性铝合金双极板基板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高成形性铝合金双极板基板及其制备方法，涉及质子交换膜燃料电池技术领域。本发明的一种高成形性铝合金双极板基板及其制备方法，包括铝合金和中间合金，所述铝合金化学成分及其对应的质量百分比为：Mg：0.4～0.8wt％，Si：0.8～1.6wt％，Cu：0.04～0.3wt％，Fe：0.4～0.6wt％，Mn：0.1～1.0wt％，Ti:0.01～0.03wt％，Ni：0.005～0.08wt％，P：0.01～0.07wt％，余量为Al。使用铝合金双极板的质子交换膜燃料电池可以明显减重，体积降低，从而进一步实现燃料汽车的轻量化及小型化。
Description
技术领域
本发明涉及质子交换膜燃料电池技术领域，更具体地说是一种高成形性铝合金双极板基板及其制备方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种将化学能直接转化为电能的一种反应装置，其结构主要包括膜电极(MEA)、双极板，其中双极板主要作用有支撑电池、导流反应气体及生成的液体等，其质量约占电池堆的80％，成本约占38％，几乎占据了燃料电池堆的所有体积。双极板按材料划分为石墨双极板、金属双极板以及复合双极板。目前制备石墨双极板的技术基本成熟，但由于石墨的脆性导致双极板无法做薄，进而电池体积及质量难以下降，成本增加。在石墨双极板逐渐被替代，金属双极板无法满足燃料电池要求的情况下，复合双极板还需进一步降低成本满足商业化生产。因此，对金属双极板进行表面改性是解决当前问题的最佳方案。
质子交换膜燃料电池由于负极通入的氢气在催化剂的作用下失去电子成为氢离子，从而使得电池内部环境呈弱酸性，故所有的金属基双极板不能直接应用，需对其表面进行处理。目前，对以金属合金和不锈钢为基体的双极板进行表面改性成为研究热点。随着金属表面防腐技术及表面改性(导电)的技术的不断发展，金属薄板双极板仍然是将来燃料电池领域中极具潜力的方向之一。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对现有技术中金属薄板双极板无法满足燃料电池的要求，本发明提出一种高成形性铝合金双极板基板及其制备方法，通过元素Ni和P的加入并结合一系列的制备工艺使板材兼具高成形性能及高时效强化性能，即保证铝合金板材在成形前有较低的屈服强度，易于冲压成形，而在成形后的短暂人工时效后能大幅提升强度。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种高成形性铝合金双极板基板，包括铝合金和中间合金，所述铝合金化学成分及其对应的质量百分比为：Mg：0.4～0.8wt％，Si：0.8～1.6wt％，Cu：0.04～0.3wt％，Fe：0.4～0.6wt％，Mn：0.1～1.0wt％，Ti:0.01～0.03wt％，Ni：0.005～0.08wt％，P：0.01～0.07wt％，余量为Al。铝合金具有较轻的质量，强度高于石墨及复合双极板，可以进一步降低厚度，故使用铝合金双极板的质子交换膜燃料电池可以明显减重，体积降低，从而进一步实现燃料汽车的轻量化及小型化，对于提高电动汽车续航里程、节约能源等方面具有较高的意义。制备的铝合金可作为制备PEMFC双极板的基板，经进一步经表面改性、冲压成形及时效强化，最终可获得铝合金双极板。
进一步的技术方案，所述中间合金包括Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金，所述Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金化学成分及其质量百分比为：Zn：1～2wt％，Mg：0.5～0.7wt％，Cu：0.1～0.25wt％，Si：1.0～1.4wt％，Fe≤0.6wt％，Mn：0.4～0.7wt％。
一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、使用99.99％高纯铝及中间合金配料，随后于非真空下通过中频感应炉熔炼，并将熔融态合金浇铸至水冷钢模具中；
步骤二、对铸锭进行均匀化处理，使MgSi相及Q相回溶于基体中，同时改善富铁相形貌分布；
步骤三、均匀化处理后进行热轧变形处理，将铸锭置于450℃～500℃热处理炉中保温2h，然后对其进行热轧变形，热轧变形量50％～80％；
步骤四、随后顺序进行一定量一次冷轧变形+中间退火处理+二次冷轧处理，使得合金基体内原生富铁相呈均匀弥散和多尺度分布特征；
步骤五、高温短时固溶处理，固溶温度450～480℃，随后将固溶处理后的合金试样从固溶处理温度淬火冷却到室温；
步骤六、将淬火态试样在1min内转移到时效炉内进行预时效处理，时效温度120～180℃，从而抑制自然时效，有利于后续的冲压成形；
步骤七、对经过表面处理及成形后的板材进行短时人工时效处理以提升板材强度，时效温度160～190℃。
进一步的技术方案，步骤一中，中频感应炉熔炼包括如下步骤：
S1、将高纯铝加入坩埚熔化，温度控制在840～900℃，然后分别添加Al-20wt％Fe，Al-10wt％Mn，Al-10wt％Ti中间合金，待熔化后再添加Al-50wt％Cu中间合金；
S2、大功率电磁搅拌熔体10min，随后再添加所需含量的纯Ni到熔体内并用大功率搅拌熔体10min，将合金熔体温度控制在740℃；
S3、分别添加纯Zn和纯Mg，调控中频感应炉功率使合金熔体温度重新稳定在740℃后扒渣、加入精炼剂进行除气精炼；
S4、将熔体温度降至730℃时加入Al-5wt％Ti-1wt％B晶粒细化剂并进行适当搅拌；
S5、在740℃保温3min后将熔体浇铸到四周水冷的钢模内，控制冷却速率大于60℃/min。
进一步的技术方案，步骤S3中，由于Mg密度小会浮于熔体上方，故添加纯Mg时需用石墨钟罩将其压入熔体底部，待其彻底溶化后取出钟罩。
进一步的技术方案，步骤三中，均匀化处理采用485℃/3h+545～555℃/30h的双级均匀化处理，从而避免合金化程度较高的合金在均匀化过程发生过烧情况。
进一步的技术方案，步骤三中，具体步骤为开轧温度为550℃，经多道次轧制将铸态合金从90mm轧至6mm，再将6mm热轧板材冷轧至3mm，在热轧过程中，需要添加润滑油以减小摩擦防止板材粘黏在轧辊上。
进一步的技术方案，步骤四中，具体步骤为首先将SX2-12-10箱式电阻炉升温至400℃，再放入3mm板材进行中间退火，保温1h，取出空冷，从而消除内应力，后续获得更好的轧制质量；最后将已退火的3mm板多道次轧至1mm。
进一步的技术方案，所述1mm板材切割成所需形状，并置于540～555℃盐浴炉中进行1～4min的固溶处理。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种高成形性铝合金双极板基板及其制备方法，合金的微合金化元素Ni或P的添加确实可以有效调控合金富铁相的构成和分布，进而影响合金的组织和织构演化，最终使得Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金板材的冲压成形性能获的大幅提高，这对于该合金的进一步应用具有重要推动作用；
(2)本发明的一种高成形性铝合金双极板基板及其制备方法，双极板在PEMFC中的重要作用之一就是起支撑作用，故应具有较高的强度；铝合金板材由于普遍强度较低，所以只有充分利用烘烤过程才能使得合金板材冲压成形的双极板具有较高的强度，这就要求铝合金板材具有尽可能高的时效硬化响应速度和能力。由于硬度是指材料在一定条件下抵抗另一个本身不会发生残余变形的物体压入的能力，其可以用来衡量材料各方面的物理化学性能，是材料制备、生产等过程中非常重要性能评价方式，合金不同状态的硬度变化可以比较好的反映出合金的组织变化，以及强度变化等。因此，主要通过硬度测量来评价不同微合金化调控后合金的时效析出行为以及时效硬化能力；
(3)本发明的一种高成形性铝合金双极板基板及其制备方法，微合金化元素的添加对原生复铁相尺寸、形态、构成以及分布会产生重要影响，虽然经相同热加工过程调控后，原生富铁相均能相对均匀弥散分布于合金基体内，但是由于热轧之前粒子的分布状态存在差异，最终状态所含粒子的破碎和均匀弥散分布成都仍然存在一定差异，这使得预时效态合金弯边性能不同，整体而言，微量的Ni元素添加对合金的弯边性能改善有促进作用。
附图说明
图1为本发明的铝合金双极板及其基板制备工艺流程图；
图2为合金T4P态185℃人工时效硬度变化曲线；
图2(a)为合金0-42h的时效硬度变化曲线；
图2(b)为合金时效1.1小时局部放大图。
具体实施方式
一种高成形性铝合金双极板基板，包括铝合金和中间合金，所述铝合金化学成分及其对应的质量百分比为：Mg：0.4～0.8wt％，Si：0.8～1.6wt％，Cu：0.04～0.3wt％，Fe：0.4～0.6wt％，Mn：0.1～1.0wt％，Ti:0.01～0.03wt％，Ni：0.005～0.08wt％，P：0.01～0.07wt％，余量为Al。铝合金具有质量轻、比强度高、良好的导电性、导热性、易加工。铝及铝合金在自然条件下会在表面形成一层致密氧化膜，保护内部不被继续腐蚀，但在酸性或碱性等较为苛刻条件下这层氧化膜会被反应破坏，从而导致耐蚀性能的下降，故仍需表面处理改性。所述中间合金包括Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金，所述Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金化学成分及其质量百分比为：Zn：1～2wt％，Mg：0.5～0.7wt％，Cu：0.1～0.25wt％，Si：1.0～1.4wt％，Fe≤0.6wt％，Mn：0.4～0.7wt％。
一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、使用99.99％高纯铝及中间合金配料，随后于非真空下通过中频感应炉熔炼，并将熔融态合金浇铸至水冷钢模具中；
步骤二、对铸锭进行均匀化处理，使MgSi相及Q相回溶于基体中，同时改善富铁相形貌分布；
步骤三、均匀化处理后进行热轧变形处理，将铸锭置于450℃～500℃热处理炉中保温2h，然后对其进行热轧变形，热轧变形量50％～80％；
步骤四、随后顺序进行一定量一次冷轧变形+中间退火处理+二次冷轧处理，使得合金基体内原生富铁相呈均匀弥散和多尺度分布特征；
步骤五、高温短时固溶处理，固溶温度450～480℃，随后将固溶处理后的合金试样从固溶处理温度淬火冷却到室温；
步骤六、将淬火态试样在1min内转移到时效炉内进行预时效处理，时效温度120～180℃，从而抑制自然时效，有利于后续的冲压成形；
步骤七、对经过表面处理及成形后的板材进行短时人工时效处理以提升板材强度，时效温度160～190℃。
步骤一中，中频感应炉熔炼包括如下步骤：
S1、将高纯铝加入坩埚熔化，温度控制在840～900℃，然后分别添加Al-20wt％Fe，Al-10wt％Mn，Al-10wt％Ti中间合金，待熔化后再添加Al-50wt％Cu中间合金；
S2、大功率电磁搅拌熔体10min，随后再添加所需含量的纯Ni到熔体内并用大功率搅拌熔体10min，将合金熔体温度控制在740℃；
S3、分别添加纯Zn和纯Mg，调控中频感应炉功率使合金熔体温度重新稳定在740℃后扒渣、加入精炼剂进行除气精炼；
S4、将熔体温度降至730℃时加入Al-5wt％Ti-1wt％B晶粒细化剂并进行适当搅拌；
S5、在740℃保温3min后将熔体浇铸到四周水冷的钢模内，控制冷却速率大于60℃/min。
为进一步了解本发明的内容，结合附图对发明作详细描述。
实施例1
本实施例的一种高成形性铝合金双极板基板，实施发明合金具体化学成分见表1。为了消除铸锭成分的不均匀性，提高其后续加工性能，一般需要对其进行均匀化处理。由于本发明所使用合金成分的合金化程度较高，为避免合金在均匀化过程发生过烧情况，选取了1#、3#及5#合金铸态进行DSC测试，得到其外推起始温度Te为547℃，对于1#及2#采用485℃/3h+555℃/30h的双级均匀化处理，而对于3#、4#及5#采用485℃/3h+545℃/30h双级均匀化处理。通过SEM观察，各合金在对应的均匀化工艺下未发生过烧现象，说明均匀化的温度较为合理。随后对均匀化后的铸锭进行热轧、中间退火、冷轧，将切取的板材试样放入540～555℃盐浴炉中进行1～4min固溶处理，对固溶后的样品进行预时效处理，最后对预时效态合金板材进行冲压成形性能及时效硬化性能测试。
表1实施发明合金化学成分(质量百分数，wt％)
实施例2
本实施例的一种高成形性铝合金双极板基板，基本结构同实施例1，不同和改进之处在于：合金1#经熔炼铸造后，进行均匀化处理，其工艺为485℃/3h+555℃/30h的双级均匀化。均匀化后将铸锭切头铣面。热轧开轧温度540～560℃，每道次压下量为10％～40％，热轧总变形量大于93％。随后进行冷轧，总变形量达50％后进行中间退火处理，退火温度380～450℃，保温1-2h，出炉空冷。冷却后进行二次冷轧，道次压下量15％～35％，总变形量大于70％。在冷轧板上分别沿轧向0°、45°及90°方向切取试样，将试样置于540～555℃盐浴炉中进行1～4min的固溶处理，保温时间到后直接水淬冷却。随后将样品置于80～100℃保温10～13h。对预时效态(T4P)样品进行相关力学性能测试，如表2所示。
表2T4P态合金板材不同方向拉伸力学性能
实施例3
本实施例的一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，基本结构同实施例2，不同和改进之处在于：合金2#经熔炼铸造后，进行均匀化处理，其工艺为485℃/3h+555℃/30h的双级均匀化。均匀化后将铸锭切头铣面。热轧开轧温度540～560℃，每道次压下量为10％～40％，热轧总变形量大于93％。随后进行冷轧，总变形量达50％后进行中间退火处理，退火温度380～450℃，保温1-2h，出炉空冷。冷却后进行二次冷轧，道次压下量15％～35％，总变形量大于70％。在冷轧板上分别沿轧向0°、45°及90°方向切取试样，将试样置于540～555℃盐浴炉中进行1～4min的固溶处理，保温时间到后直接水淬冷却。随后将样品置于80～100℃保温10～13h。对预时效态(T4P)样品进行相关力学性能测试，如表2所示。
实施例4
本实施例的一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，基本结构同实施例3，不同和改进之处在于：如图1所示，合金3#经熔炼铸造后，进行均匀化处理，其工艺为485℃/3h+545℃/30h的双级均匀化。均匀化后将铸锭切头铣面。热轧开轧温度540～560℃，每道次压下量为10％～40％，热轧总变形量大于93％。随后进行冷轧，总变形量达50％后进行中间退火处理，退火温度380～450℃，保温1-2h，出炉空冷。冷却后进行二次冷轧，道次压下量15％～35％，总变形量大于70％。在冷轧板上分别沿轧向0°、45°及90°方向切取试样，将试样置于540～555℃盐浴炉中进行1～4min的固溶处理，保温时间到后直接水淬冷却。随后将样品置于80～100℃保温10～13h。对预时效态(T4P)样品进行相关力学性能测试，如表2所示。
实施例5
本实施例的一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，基本结构同实施例4，不同和改进之处在于：合金4#经熔炼铸造后，进行均匀化处理，其工艺为485℃/3h+545℃/30h的双级均匀化。均匀化后将铸锭切头铣面。热轧开轧温度540～560℃，每道次压下量为10％～40％，热轧总变形量大于93％。随后进行冷轧，总变形量达50％后进行中间退火处理，退火温度380～450℃，保温1-2h，出炉空冷。冷却后进行二次冷轧，道次压下量15％～35％，总变形量大于70％。在冷轧板上分别沿轧向0°、45°及90°方向切取试样，将试样置于540～555℃盐浴炉中进行1～4min的固溶处理，保温时间到后直接水淬冷却。随后将样品置于80～100℃保温10～13h。对预时效态(T4P)样品进行相关力学性能测试，如表2所示。
实施例6
本实施例的一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，基本结构同实施例5，不同和改进之处在于：如图、、、所示，合金5#经熔炼铸造后，进行均匀化处理，其工艺为485℃/3h+545℃/30h的双级均匀化。均匀化后将铸锭切头铣面。热轧开轧温度540～560℃，每道次压下量为10％～40％，热轧总变形量大于93％。随后进行冷轧，总变形量达50％后进行中间退火处理，退火温度380～450℃，保温1-2h，出炉空冷。冷却后进行二次冷轧，道次压下量15％～35％，总变形量大于70％。在冷轧板上分别沿轧向0°、45°及90°方向切取试样，将试样置于540～555℃盐浴炉中进行1～4min的固溶处理，保温时间到后直接水淬冷却。随后将样品置于80～100℃保温10～13h。对预时效态(T4P)样品进行相关力学性能测试，如表2所示。
微合金化对预时效态合金板材力学性能影响显著，而且随着微合金化元素含量和种类的变化，合金的成形性能以及力学性能等均会发生显著变化。总体而言，五种成分合金在0°方向，即沿轧向方向其对应的延伸率比45°和90°方向上的延伸率要高一些，特别是合金1#，其0°方向延伸率比90°方向延伸率高出约4％。此外，合金对应的塑性应变比r值差别同样较大，同一样品不同方向也有区别，而且随着成分变化不同方向对应的r值也发生明显变化，如，加入了0.01wt％Ni的2号合金平均塑性应变比为0.636，略低于1号基础合金成分的0.645，这说明0.01wt％Ni含量的添加不利于合金板材成形性能的提高；但当Ni含量提高至0.06wt％，平均塑性应变比可提高至0.650，Ni元素的积极作用才体现出来，这表明只有Ni含量增加到一定程度后，其才能有效影响原生富铁相的形核和长大，最终合适含量的微合金化元素Ni的添加才能使得合金冲压成形性能获得提高。这也再次说明微合金化元素Ni的添加量在提高合金板材冲压成形性能方面确实存在一临界值，当含量低于此临界值时会产生消极作用，而当高于此临界值时则将对板材成形性能产生积极作用。此外，由表2还可以看出，合金4及合金5的平均塑性应变比为0.652和0.656，均高于基础成分合金1及添加Ni元素的合金2及合金3，表明添加一定量的P元素有利于提高合金的成形性能，且效果应比添加Ni元素更好。因为添加微合金化元素P的合金可以形成较多的粗大球形富铁相，其可以更好的诱发再结晶形核，再加上细小粒子对再结晶晶核的阻碍作用，合金最终一定可以表现出更细的晶粒组织和近随机的织构特征，所以合金冲压成形性能获得了大幅度提高。此外，合金2、3、4、5与基础合金1相比，n值相差在±0.03以内，差值很小数值很接近，故可认为P及Ni元素在此含量的添加对n值影响不大，对于应变强化能力作用不显著。根据表2还可以发现，微合金化元素的添加对预时效态合金板材的屈服强度影响也很大。2号合金在三个方向上均较1号合金有所下降，其中0°方向降低约13MPa，45°及90°方向均下降约6MPa，这有利于板材的塑性变形。而Ni含量更高一些的3号合金的各方向屈服强度更高一些，0°方向强度提高了约9MPa，45°方向提高了约7MPa，90°方向提升不大，大约只有1MPa左右。和其他成分合金相比，3号合金0°方向与45°和90°方向的屈服强度差值更大。这可能是较高含量Ni元素的添加影响了富铁相的构成和分布，进而影响合金组织和织构，最终使得预时效态合金板材不同方向的屈服强度存在较大差异。此外，值得一提的是，加入微量P元素的4号合金及5号合金对应的屈服强度均发生一定程度下降，下降幅度约在6-11MPa之间，表明P元素的添加影响了富铁相的构成以及数量密度，进而在预时效过程中影响溶质原子团簇的形成和长大过程，最终使得预时效态合金屈服强度发生了降低。
综上所述，合金的微合金化元素Ni或P的添加确实可以有效调控合金富铁相的构成和分布，进而影响合金的组织和织构演化，最终使得Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金板材的冲压成形性能获的大幅提高，这对于该合金的进一步应用具有重要推动作用。
双极板在PEMFC中的重要作用之一就是起支撑作用，故应具有较高的强度。铝合金板材由于普遍强度较低，所以只有充分利用这一烘烤过程才能使得合金板材冲压成形的双极板具有较高的强度，这就要求铝合金板材具有尽可能高的时效硬化响应速度和能力。由于硬度是指材料在一定条件下抵抗另一个本身不会发生残余变形的物体压入的能力，其可以用来衡量材料各方面的物理化学性能，是材料制备、生产等过程中非常重要性能评价方式，合金不同状态的硬度变化可以比较好的反映出合金的组织变化，以及强度变化等。因此，主要通过硬度测量来评价不同微合金化调控后合金的时效析出行为以及时效硬化能力。
图2示出了几种合金预时效处理后再在185℃时效42小时的人工时效硬化规律。由图可见，五种合金板材都表现出典型的铝合金时效硬化规律，包括欠时效态、峰时效态及过时效态，不过时效硬化速率和峰值硬度存在一定差异。整体而言，未微合金化的1号基础合金在直到过时效的状态的整个人工时效过程中其硬度值均最低，特别是时效5小时过了时效峰值后，其时效硬度迅速下降。3号合金硬度整体在几种成分中是最高的，峰时效硬度可达125HV，即使达到过时效状态硬度值也是最高的。2-5号合金在约120分钟时迅速达到时效硬度峰值，随后硬度较为平稳波动，至360min后开始迅速下降。图2(b)为0-1.1h内的硬度曲线。1号及4号合金初始硬度相近且最低，约为81HV，说明0.02wt％的P元素添加基本不提高合金初始硬度。2号合金及5号合金硬度值相近，约为84HV。3号合金初始硬度最高，可达88HV，相比基础成分合金提升较为显著。综上可见，3合金最有利于获得最高的峰值强度和时效硬化增量。
热加工过程调控可以使得微合金化调控后的原生富铁相发生破碎，几种合金内的原生富铁相均匀弥散分布程度可获得大幅度提高，从而有效影响了合金组织和织构的演化过程，最终预时效态合金板材均表现出优异的冲压成形性能，平均r值均0.636以上，而且各向异性较小(Δr在-0.036～-0.067之间)，同时延伸率较高。
微合金化元素的添加对原生复铁相尺寸、形态、构成以及分布会产生重要影响，虽然经相同热加工过程调控后，原生富铁相均能相对均匀弥散分布于合金基体内，但是由于热轧之前粒子的分布状态存在差异，最终状态所含粒子的破碎和均匀弥散分布成都仍然存在一定差异，这使得预时效态合金弯边性能不同，整体而言，微量的Ni元素添加对合金的弯边性能改善有促进作用。
微合金化元素的添加对合金后续时效析出行为也有一定影响，添加微合金化元素Ni的3#合金具有最高的峰值硬度，而且进入过时效阶段硬度下降速率明显低于未添加任何微合金化元素的1#合金的下降速率。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高成形性铝合金双极板基板，其特征在于：包括铝合金和中间合金，所述铝合金化学成分及其对应的质量百分比为：Mg：0.4～0.8wt％，Si：0.8～1.6wt％，Cu：0.04～0.3wt％，Fe：0.4～0.6wt％，Mn：0.1～1.0wt％，Ti:0.01～0.03wt％，Ni：0.005～0.08wt％，P：0.01～0.07wt％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的一种高成形性铝合金双极板基板，其特征在于：所述中间合金包括Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金，所述Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金化学成分及其质量百分比为：Zn：1～2wt％，Mg：0.5～0.7wt％，Cu：0.1～0.25wt％，Si：1.0～1.4wt％，Fe≤0.6wt％，Mn：0.4～0.7wt％。
3.一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、使用99.99％高纯铝及中间合金配料，随后于非真空下通过中频感应炉熔炼，并将熔融态合金浇铸至水冷钢模具中；
步骤二、对铸锭进行均匀化处理，使MgSi相及Q相回溶于基体中，同时改善富铁相形貌分布；
步骤三、均匀化处理后进行热轧变形处理，将铸锭置于450℃～500℃热处理炉中保温2h，然后对其进行热轧变形，热轧变形量50％～80％；
步骤四、随后顺序进行一定量一次冷轧变形+中间退火处理+二次冷轧处理，使得合金基体内原生富铁相呈均匀弥散和多尺度分布特征；
步骤五、高温短时固溶处理，固溶温度450～480℃，随后将固溶处理后的合金试样从固溶处理温度淬火冷却到室温；
步骤六、将淬火态试样在1min内转移到时效炉内进行预时效处理，时效温度120～180℃；
步骤七、对经过表面处理及成形后的板材进行短时人工时效处理以提升板材强度，时效温度160～190℃。
4.根据权利要求3所述的一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，其特征在于：步骤一中，中频感应炉熔炼包括如下步骤：
S1、将高纯铝加入坩埚熔化，温度控制在840～900℃，然后分别添加Al-20wt％Fe，Al-10wt％Mn，Al-10wt％Ti中间合金，待熔化后再添加Al-50wt％Cu中间合金；
S2、大功率电磁搅拌熔体10min，随后再添加所需含量的纯Ni到熔体内并用大功率搅拌熔体10min，将合金熔体温度控制在740℃；
S3、分别添加纯Zn和纯Mg，调控中频感应炉功率使合金熔体温度重新稳定在740℃后扒渣、加入精炼剂进行除气精炼；
S4、将熔体温度降至730℃时加入Al-5wt％Ti-1wt％B晶粒细化剂并进行适当搅拌；
S5、在740℃保温3min后将熔体浇铸到四周水冷的钢模内，控制冷却速率大于60℃/min。
5.根据权利要求4所述的一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，其特征在于：步骤S3中，添加纯Mg时用石墨钟罩将其压入熔体底部，待其彻底溶化后取出钟罩。
6.根据权利要求3所述的一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，其特征在于：步骤三中，均匀化处理采用485℃/3h+545～555℃/30h的双级均匀化处理。
7.根据权利要求3所述的一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，其特征在于：步骤三中，行热轧变形时开轧温度为550℃，经多道次轧制将铸态合金从90mm轧至6mm，再将6mm热轧板材冷轧至3mm。
8.根据权利要求3所述的一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，其特征在于：步骤四中，具体步骤为首先将SX2-12-10箱式电阻炉升温至400℃，再放入3mm板材进行中间退火，保温1h，取出空冷；最后将已退火的3mm板多道次轧至1mm。
9.根据权利要求8所述的一种高成形性铝合金双极板基板的制备方法，其特征在于：所述1mm板材切割成所需形状，并置于540～555℃盐浴炉中进行1～4min的固溶处理。
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