CN115896553A - 用于铸造高强度和高导电部件的铝合金 - Google Patents
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Abstract
一种导电压铸铝合金和由该压铸铝合金制成的感应电动机转子。铝合金包括商业纯铝以及足够重量百分比(wt％)的铜(Cu)、镁(Mg)和硅(Si)，以在时效硬化之后沉淀出0.1 wt％至5.0 wt％的热稳定Q相沉淀物AlwCuxMgySiz。其中，w＝约14.3at％至约23.82 at％的Al；x＝约5.90 at％至约9.52 at％的Cu；y＝约35.30 at％至约42.85 at％的Mg；且z＝约28.57 at％至约35.30 at％的Si。感应电动机转子包括压铸在层压电工钢上的铝制鼠笼式转子。铝压铸鼠笼式转子在时效硬化之后包括约1.0wt％的热稳定Al5Cu2Mg8Si6。
Description
技术领域
本公开一般涉及铸造铝合金，尤其涉及用于铸造高强度和高导电部件(诸如感应电动机转子)的铝合金。
背景技术
感应电动机，也称为异步电动机，是常用的交流(AC)电动机。感应电动机主要包括定子和可旋转地设置在定子内的转子组件。定子通常由冲压件构成，冲压件被开槽以接收绕组。当向绕组提供三相电流时，定子产生旋转磁通量，该旋转磁通量通过互感在转子组件中感应出电磁通量(EMF)。转子组件的EMF试图与定子的EMF对准，从而使转子组件旋转。
感应电动机中的大多数转子组件包括铸造在由一堆电工钢盘形成的层压芯上的鼠笼式转子。铸造鼠笼式转子具有相对简单和坚固的设计。典型的铸造鼠笼式转子包括两个相对的端环和多个连接端环的导电棒。导电棒通常不平行于转子轴的旋转轴，而是稍微倾斜以提高电动机性能。
通常，鼠笼式转子组件通过高压压铸来制造，以生产鼠笼式转子，其中，导电棒形成在限定于层压电工钢芯中的槽中。在转子组件的制造中，将层压芯放置在铸模中。铸模连同电工钢芯在顶部和底部限定了用于同时铸造端环的环形空间，以及连接顶部和底部环形空间的导电棒空间。将熔融铝注入到铸模中，填充顶部环形空间、导电棒空间、底部环形空间，并封装层压电工钢芯的一部分，从而将整个转子组件结合在一起。
由于其所需高导电性能，鼠笼式转子通常由99.7％铝的商业纯铝铸造而成。电导率越高，电动机在正常负载下的效率就越高。商业纯铝很难铸造，部分原因是熔融铝在复杂形状的模具中的流动性，这可能会导致铸造转子中产生孔隙，有效地限制了感应电流流过的横截面。
因此，虽然目前使用商业纯铝合金的铝转子的铸造实现了它们的预期目的，但是对改进的铸造铝合金仍存在持续需求，改进的铸造铝合金具有比商业纯铝更优异的铸造性能和更高的强度，特别是在环境室温和高温下，同时保持与商业纯铝相当的所需导电性能。
发明内容
根据几个方面，公开了用于压铸导电工件的铝合金。铝合金包含铝(Al)，以及足够重量百分比(wt％)的铜(Cu)、足够wt％的镁(Mg)和足够wt％的硅(Si)，以在时效硬化之后沉淀出0.1wt％至5.0wt％的至少一种热稳定Q相沉淀物。至少一种热稳定Q相沉淀物是AlwCuxMgySiz。
在本公开的另一个方面，w＝约14.3at％至约23.82at％的Al；x＝约5.90at％至约9.52at％的Cu；y＝约35.30at％至约42.85at％的Mg；且z＝约28.57at％至约35.30at％的Si。
在本公开的另一个方面，w＝约23.82at％的Al；x＝约9.52at％的Cu；y＝约38.09at％的Mg；且z＝约28.57at％的Si。
在本公开的另一个方面，铝合金包括约0.027wt％至约1.734wt％的Si；约0.030wt％至约1.754wt％的Mg；约0.013wt％至约1.019wt％的Cu；和剩余wt％的Al。
在本公开的另一个方面，铝合金包括约0.270wt％至约1.041wt％的Si；约0.300wt％至约1.053wt％的Mg；约0.131wt％至约0.611wt％的Cu；和剩余wt％的Al。
在本公开的另一个方面，铝合金包括约0.270wt％至约0.347wt％的Si；约0.300wt％至约0.351wt％的Mg；约0.131wt％至约0.204wt％的Cu；和剩余wt％的Al。
在本公开的另一个方面，Q相沉淀物是Al5Cu2Mg8Si6。
在本公开的另一个方面，合金进一步包括大于0wt％至0.2wt％的铁(Fe)；大于0wt％至0.5wt％的锰(Mn)；大于0wt％至0.05wt％的锌(Zn)；总和大于0wt％至0.25wt％的铬(Cr)、镍(Ni)、钛(Ti)和钒(V)。
在本公开的另一个方面，合金进一步包括0.13wt％至0.21wt％的Cu；0.30wt％至0.35wt％的Mg；0.27wt％至0.35wt％的Si；和剩余wt％的Al，以沉淀出约1.0wt％的至少一种热稳定Q相沉淀物，所述至少一种热稳定Q相沉淀物基本上由Al5Cu2Mg8Si6组成。
根据几个方面，公开了压铸导电铸铝工件。工件包括铝(Al)和0.1wt％至5.0wt％的热稳定Q相沉淀物AlwCuxMgySiz。其中：w＝约14.3at％至约23.82at％的Al；x＝约5.9at％至约9.52at％的Cu；y＝约35.3at％至约42.85at％的Mg；且z＝约28.57at％至约35.3at％的Si。
在本公开的另一个方面，热稳定Q相沉淀物AlwCuxMgySiz基本上由以下组成：w＝约23.82at％的Al；x＝约9.52at％的Cu；y＝约38.09at％的Mg；和z＝约28.57at％的Si。
在本公开的另一个方面，热稳定Q相沉淀物AlwCuxMgySiz为约1.0wt％。
在本公开的另一个方面，热稳定Q相沉淀物AlwCuxMgySiz包括一种或多种沉淀物，所述沉淀物选自由Al5Cu2Mg8Si6、Al4Cu2Mg8Si7、Al4Cu1Mg6Si6和Al3Cu2Mg9Si7组成的组。
在本公开的另一个方面，压铸导电铸铝工件是感应电动机转子组件的鼠笼。
根据几个方面，公开了感应电动机转子。转子包括层压电工钢和压铸在层压电工钢上的鼠笼式转子。鼠笼式转子包括时效硬化的铝合金，所述铝合金包括约0.1重量百分比(wt％)至约5.0wt％的热稳定Q相沉淀物和剩余wt％的商业纯铝(Al)。
在本公开的另一个方面，Q相沉淀物包含至少一种AlwCuxMgySiz沉淀物。其中，w＝约14.3原子百分比(at％)至约23.82at％的Al；x＝约5.9at％至约9.52at％的铜(Cu)；y＝约35.3at％至约42.85at％的镁(Mg)；且z＝约28.57at％至约35.3at％的硅(Si)。
在本公开的另一个方面，时效硬化的铝合金包含约1.0wt％的Q相沉淀物。
在本公开的另一个方面，其中，Q相沉淀物包含Al5Cu2Mg8Si6。
在本公开的另一个方面，其中，时效硬化的铝合金包含约0.270wt％至约0.347wt％的Si；约0.300wt％至约0.351wt％的Mg；和约0.131wt％至约0.204wt％的Cu。
从本文提供的描述中，进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解，该描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文所述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1是根据示例性实施例的用于感应电动机的鼠笼式转子组件的分解透视图；
图2是示出具有Mg2Si沉淀物的铝合金和具有Q相沉淀物的铝合金在温度范围内的极限抗拉强度和屈服强度的图；
图3是示出流动性与铝合金中所选元素金属的重量百分比之间的关系的图；
图4是示出可铸造性与铝合金中所选元素金属的重量百分比之间的关系的图；
图5是示出热裂敏感性与铝合金中所选元素金属的重量百分比之间关系的图；和
图6是制造导电感应电动机转子的方法的方框流程图。
具体实施方式
下面的描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。参考附图公开了所示的实施例，其中，相同的数字在几个附图中表示相应的部件。附图不一定是按比例绘制的，并且一些特征可以被放大或缩小以示出特定特征的细节。所公开的具体结构和功能细节并不旨在被解释为限制，而是作为用于教导本领域技术人员如何实施所公开的概念的代表性基础。
图1所示的是用于感应电动机的转子组件100的分解透视图。转子组件100包括鼠笼102、设置在鼠笼102内的简化的层压芯104、以及沿着转子组件100的旋转轴Z延伸的转子轴(未示出)。鼠笼102包括第一环端105、与第一环端105间隔开的第二环端106、以及多个等距间隔开的平行棒108，平行棒108将第一环端105连接到第二环端106。鼠笼102是由改进的铝合金铸造而成的单件部件，与仅由商业纯铝铸造而成的鼠笼相比，该改进的铝合金在保持高电导率的同时表现出提升的强度。
改进的铝合金具有良好的可铸造性、高电导率和良好的机械性能，特别是在环境室温和高温下。改进的铝合金由商业纯铝(Al)以及足够重量百分比(wt％)的铜(Cu)、足够wt％的镁(Mg)和足够wt％的硅(Si)组成，以在时效硬化之后沉淀出0.1wt％至5.0wt％的至少一种热稳定Q相沉淀物。示例性的Q相沉淀物由式AlwCuxMgySiz表示，其中：
w＝Al的原子百分比(at％)；
x＝铜(Cu)的at％；
y＝镁(Mg)的at％；和
z＝硅(Si)的at％。
下面的表1给出了热稳定Q相沉淀物的四个(4)示例性实施例，其具有式AlwCuxMgySiz以及在改进的Al合金已被时效硬化之后在Q相沉淀物中相应的Al、Cu、Mg、Si的at％。对于热稳定Q相沉淀物的4个示例性实施例，Al、Cu、Mg、Si中的每一个的最大值(Max)at％和最小值(Min)at％也都示于表1中。
| Q相实施例 | Q相 | at％Al | at％Cu | at％Mg | at％Si |
| 实施例1 | <![CDATA[Al<sub>5</sub>Cu<sub>2</sub>Mg<sub>8</sub>Si<sub>6</sub>]]> | 23.82 | 9.52 | 38.09 | 28.57 |
| 实施例2 | <![CDATA[Al<sub>4</sub>Cu<sub>2</sub>Mg<sub>8</sub>Si<sub>7</sub>]]> | 19.06 | 9.52 | 38.09 | 33.33 |
| 实施例3 | <![CDATA[Al<sub>4</sub>Cu<sub>1</sub>Mg<sub>6</sub>Si<sub>6</sub>]]> | 23.50 | 5.90 | 35.30 | 35.30 |
| 实施例4 | <![CDATA[Al<sub>3</sub>Cu<sub>2</sub>Mg<sub>9</sub>Si<sub>7</sub>]]> | 14.30 | 9.52 | 42.85 | 33.33 |
| 实施例1-4 | 最大值 | 23.82 | 9.52 | 42.85 | 35.30 |
| 实施例1-4 | 最小值 | 14.30 | 5.90 | 35.30 | 28.57 |
表1
下面的表2给出了表1的热稳定Q相沉淀物的4个示例性实施例以及在Q相沉淀物的每一个实施例中的相应的Al、Cu、Mg、Si的重量百分比(wt％)。Al、Cu、Mg、Si中的每一个的最大值(Max)wt％和最小值(Min)wt％也示于表2中。
表2
基于表2中所示的Q相沉淀物的Al、Cu、Mg和Si的wt％，能够计算出需要加入到商业纯Al中的Cu、Mg和Si的wt％，以使改进的铝合金在时效硬化后沉淀出0.1wt％至5.0wt％的至少一种热稳定的Q相沉淀物，其中，所述至少一种Q相沉淀物是AlwCuxMgySiz。
表3示出了在铝合金中沉淀出0.1％至5.0wt％的Q相所需的Cu、Mg和Si的最小值和最大值wt％，Q相具有式AlwCuxMgySiz。
表3
图2示出了具有Mg2Si沉淀物的铸造铝合金的极限抗拉强度(UTS)和屈服强度(YS)与具有Q相AlwCuxMgySiz沉淀物的改进的铸造铝合金的UTS和YS的图。y轴表示极限抗拉强度和屈服强度，x轴表示温度。具有Mg2Si沉淀物的Al合金的UTS曲线由附图标记A表示，并显示为粗实线。具有Q相AlwCuxMgySiz沉淀物的Al合金的UTS曲线用附图标记A’表示，并显示为粗虚线。具有Mg2Si沉淀物的Al合金的YS曲线由附图标记B表示，并显示为双点划线。具有Q相AlwCuxMgySiz沉淀物的Al合金的YS曲线由附图标记B’表示，并显示为单点划线。
在较低温度下，如垂直虚线C左侧所示，具有Q相AlwCuxMgySiz沉淀物的时效硬化的铸造Al合金的UTS和YS略低于具有Mg2Si沉淀物的铸造Al合金的UTS和YS，但在铸造鼠笼式转子的可接受范围内。然而，在高温下，如垂直虚线C右侧所示，具有Q相AlwCuxMgySiz沉淀物的铸造Al合金的UTS和YS优于具有Mg2Si沉淀物的铸造Al合金的UTS和YS。具有Q相AlwCuxMgySiz沉淀物的Al合金在较低的温度下具有较低的UTS和YS，该较低的温度对于感应电动机的应用并不重要，因为鼠笼式转子在正常运行条件下会变热。在较高的工作温度下具有较高的UTS和YS更有利于感应电动机的应用。
向商业纯Al合金中添加Si、Mg、Cu含量提高了强度，但可能降低延展性。添加Fe也可能降低延展性。然而，参照图3和图4，Si和Mg的增加似乎增加了流动性和可铸造性，而Cu和Fe的加入似乎对可铸造性几乎没有不利影响。改进的铝合金可以包括Si、Mg、Cu和大于0wt％至0.2wt％的铁(Fe)、大于0wt％至0.5wt％的锰(Mn)和大于0wt％至0.05wt％的锌(Zn)。改进的铝合金还可以包括总和大于0wt％至0.25wt％的铬(Cr)、镍(Ni)、钛(Ti)和钒(V)。
图5示出了电导率与所选元素金属的重量百分比之间的关系。图5示出，与商业纯铝合金相比，增加Si、Mg、Cu和Fe的wt％稍微降低了改进的合金的电导率。然而，在提供优于商业纯Al合金的强度和可铸造性的同时，电导率的降低不如其它商业上可获得的Al合金显著。
图6示出了制造所述改进的合金和使用改进的合金制造导电部件(诸如电动机的转子组件)的方法600的方框图。该方法从方框602开始，其中，根据表3中所示的wt％，将含有Si、Mg和Cu的母合金与商业纯Al一起熔化，以在时效硬化之后沉淀出相应的0.1wt％、1.0wt％、3.0wt％或5.0wt％的至少一种热稳定Q相沉淀物。例如，为了制造一种改进的合金，以沉淀出1.0％的式AlwCuxMgySiz的Q相沉淀物，熔融合金中需要存在最小值为0.27wt％至0.347wt％的Si、最小值为0.300wt％至0.351wt％的Mg和最小值为0.131wt％至0.204wt％的Cu以及剩余wt％的商业纯Al。如上所述，改进的铝合金还可以包含少量至痕量的Fe、Mn、Zn、Cr、Ni、Ti和V。
移至方框604，熔融的改进的铝合金经历脱气以去除氢、助熔以去除氧化铝以及添加晶粒细化剂(诸如TiB、Ce或La)的工艺。
移至方框606，将熔融的改进的铝合金浇注或注入到限定压铸导电部件的压铸模具中。在一个实施例中，导电部件是图1的鼠笼式转子组件100，其包括注入压铸到层压电工钢芯104上的鼠笼102。在该特定实施例中，压铸模具限定了用于容纳层压电工钢芯104的空间的中空体积和围绕层压电工钢堆104的鼠笼式转子106形状的中空形状因子。鼠笼式转子的中空形状因子包括两个间隔开的端环103、106和将两个端环103、106互连的多个棒108。层压电工钢芯104可以包括延伸到限定在成对的相邻棒108之间的槽109中的形状。
移至方框608，在450℃至550℃等温、多步等温或非等温下热处理压铸导电部件0.5至12小时，优选地，在530℃等温下热处理2小时。然后在液体或气体介质中在25℃至100℃下对压铸导电部件进行淬火。例如，可以在90℃的水中对热压铸导电部件进行淬火。淬火后，将工件在100℃至250℃等温、多步等温或非等温下时效1至10小时，以实现所需wt％的Q相和给定的一个或多个Q相实施例的沉淀。例如，工件可在200℃等温时效4小时。
以上公开内容提供了具有改进的高强度和改进的可铸造性的铝合金，铝合金包含至多1.0wt％的Si、至多0.5wt％的Mg、至多0.5wt％的Cu、至多0.2wt％的Fe、至多0.5wt％的Mn、至多0.05wt％的Zn以及总和至多为0.025wt％的Cr、Ni、Ti和V。由于其与商业纯铝相当的导电性能，具有改进的高强度和可铸造性的导电性铝合金适用于压铸用于电动机的铝感应转子。合金中合金元素Si、Mg和Cu的优选组合是在时效硬化之后形成基本上100％热稳定Q相沉淀物，优选Al5Cu2Mg8Si6。改进的Al合金不含β(AlFeSi)，因此改善了材料的延展性。改进的Al合金适用于高压压铸和金属型铸造，具有高耐模焊性。与商业纯Al相比，改进的Al合金还具有更好的机械性能，特别是在高温下，同时保持与商业纯Al相当的电导率。
数值数据在本文中以范围格式给出。本文所用的术语“约”是本领域技术人员已知的。或者，术语“约”包括+/-0.05重量％。应当理解，使用该范围格式仅仅是为了方便和简洁，并且应当灵活地解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，而且还包括该范围内包含的所有单个数值或子范围，就像每个数值和子范围都被明确列举一样。尽管已经详细描述了示例，但是本公开所涉及的领域的技术人员将认识到在所附权利要求的范围内的用于实施所公开方法的各种可选设计和示例。
本公开的描述本质上仅仅是示例性的，并且不脱离本公开的一般意义的变化旨在落入本公开的范围内。这样的变化不应被认为是脱离了本公开的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于压铸导电工件的铝合金，包含：
铝(Al)；和
足够重量百分比(wt％)的铜(Cu)、足够wt％的镁(Mg)和足够wt％的硅(Si)，以在时效硬化之后沉淀出0.1wt％至5.0wt％的至少一种热稳定Q相沉淀物，其中，所述至少一种热稳定Q相沉淀物为AlwCuxMgySiz：
w＝Al的原子百分比(at％)；
x＝铜(Cu)的at％；
y＝镁(Mg)的at％；和
z＝硅(Si)的at％。
2.根据权利要求1所述的铝合金，其中：
w＝约14.3at％至约23.82at％的Al；
x＝约5.90at％至约9.52at％的Cu；
y＝约35.30at％至约42.85at％的Mg；和
z＝约28.57at％至约35.30at％的Si。
3.根据权利要求1所述的铝合金，包含约1.0wt％的所述Q相沉淀物AlwCuxMgySiz，其中：
w＝约23.82at％的Al；
x＝约9.52at％的Cu；
y＝约38.09at％的Mg；和
z＝约28.57at％的Si。
4.根据权利要求1所述的铝合金，包含：
约0.027wt％至约1.734wt％的Si；
约0.030wt％至约1.754wt％的Mg；
约0.013wt％至约1.019wt％的Cu；和
剩余wt％的Al。
5.根据权利要求1所述的铝合金，包含：
约0.270wt％至约1.041wt％的Si；
约0.300wt％至约1.053wt％的Mg；
约0.131wt％至约0.611wt％的Cu；和
剩余wt％的Al。
6.根据权利要求1所述的铝合金，包含：
约0.270wt％至约0.347wt％的Si；
约0.300wt％至约0.351wt％的Mg；
约0.131wt％至约0.204wt％的Cu；和
剩余wt％的Al。
7.根据权利要求1所述的铝合金，其中，所述Q相沉淀物是Al5Cu2Mg8Si6。
8.根据权利要求7所述的铝合金，还包含：
大于0wt％至0.2wt％的铁(Fe)；
大于0wt％至0.5wt％的锰(Mn)；和
大于0wt％至0.05wt％的锌(Zn)。
9.根据权利要求8所述的铝合金，还包含总和大于0wt％至0.25wt％的铬(Cr)、镍(Ni)、钛(Ti)和钒(V)。
10.根据权利要求1所述的铝合金，包含：
0.13wt％至0.21wt％的Cu；
0.30wt％至0.35wt％的Mg；
0.27wt％至0.35wt％的Si；和
剩余wt％的Al，以沉淀出约1.0wt％的所述至少一种热稳定Q相沉淀物，所述至少一种热稳定Q相沉淀物基本上由Al5Cu2Mg8Si6组成。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62224653A (ja) * | 1986-03-25 | 1987-10-02 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 外部記憶装置用アルミニウム部品 |
| JPS63103701A (ja) * | 1986-10-22 | 1988-05-09 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | アルミニウム合金ホイ−ルデイスク |
| CN107636863A (zh) * | 2015-06-30 | 2018-01-26 | 住友电气工业株式会社 | 引线导体以及蓄电装置 |
| CN108239733A (zh) * | 2016-12-26 | 2018-07-03 | 北京有色金属研究总院 | 一种有效改善Al-Si-Cu系合金强韧性的双级时效处理方法 |
| CN108796317A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-13 | 苏州慧驰轻合金精密成型科技有限公司 | 适用于新能源汽车的可半固态挤压铸造铝合金及制备方法 |
| CN109402466A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-01 | 广东和胜工业铝材股份有限公司 | Al-Mg-Si-Cu-Mn合金及其制备方法 |
| CN110172621A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-08-27 | 辽宁瑞鸥新材料科技有限公司 | 一种高强高导Al-Mg-Si系合金及其制备方法 |
| CN111636017A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-08 | 深圳市鑫申新材料科技有限公司 | 一种半固态成形铝合金以及制备方法 |
| CN112522551A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-19 | 佛山科学技术学院 | 一种Ag微合金化快速时效响应的铝合金及其制备方法和应用 |
| CN112626386A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-04-09 | 佛山科学技术学院 | 一种高强耐蚀的Al-Mg-Si-Cu系铝合金及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101756016B1 (ko) * | 2016-04-27 | 2017-07-20 | 현대자동차주식회사 | 다이캐스팅용 알루미늄 합금 및 이를 이용하여 제조한 알루미늄 합금의 열처리 방법 |
| JP7044863B2 (ja) * | 2018-03-01 | 2022-03-30 | 本田技研工業株式会社 | Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系アルミニウム合金材 |
| US20210344262A1 (en) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | Honeywell International Inc. | Laminated squirrel cage rotor |
-
2021
- 2021-08-31 US US17/462,536 patent/US20230067206A1/en active Pending
-
2022
- 2022-05-18 DE DE102022112492.4A patent/DE102022112492A1/de active Pending
- 2022-05-24 CN CN202210569003.1A patent/CN115896553B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62224653A (ja) * | 1986-03-25 | 1987-10-02 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 外部記憶装置用アルミニウム部品 |
| JPS63103701A (ja) * | 1986-10-22 | 1988-05-09 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | アルミニウム合金ホイ−ルデイスク |
| CN107636863A (zh) * | 2015-06-30 | 2018-01-26 | 住友电气工业株式会社 | 引线导体以及蓄电装置 |
| CN108239733A (zh) * | 2016-12-26 | 2018-07-03 | 北京有色金属研究总院 | 一种有效改善Al-Si-Cu系合金强韧性的双级时效处理方法 |
| CN108796317A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-13 | 苏州慧驰轻合金精密成型科技有限公司 | 适用于新能源汽车的可半固态挤压铸造铝合金及制备方法 |
| CN109402466A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-01 | 广东和胜工业铝材股份有限公司 | Al-Mg-Si-Cu-Mn合金及其制备方法 |
| CN110172621A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-08-27 | 辽宁瑞鸥新材料科技有限公司 | 一种高强高导Al-Mg-Si系合金及其制备方法 |
| CN111636017A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-08 | 深圳市鑫申新材料科技有限公司 | 一种半固态成形铝合金以及制备方法 |
| CN112522551A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-19 | 佛山科学技术学院 | 一种Ag微合金化快速时效响应的铝合金及其制备方法和应用 |
| CN112626386A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-04-09 | 佛山科学技术学院 | 一种高强耐蚀的Al-Mg-Si-Cu系铝合金及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 刘宏;陈扬;赵刚;刘春明;左良;: "Mg含量对不同热处理的6000系合金成形性及烤漆硬化性的影响", 材料热处理学报, no. 03, pages 57 - 59 * |
| 官鑫;薛林涛;: "Mg和Cu对铸造Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响", 铸造技术, no. 03, pages 67 - 71 * |
| 盛晓菲;杨文超;汪明朴;李周;龚静;彭诚;: "人工时效对6005A铝合金晶间腐蚀性能的影响", 中国有色金属学报, no. 08, pages 2174 - 2180 * |
| 纪艳丽;潘琰峰;郭富安;: "一种Al-Mg-Si-Cu合金的铸态组织研究", 铸造技术, no. 11, pages 1489 - 1493 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US20230067206A1 (en) | 2023-03-02 |
| DE102022112492A1 (de) | 2023-03-02 |
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