CN116875859B - 一种铝合金材料及其制备方法、电机转子铝合金、感应交流异步电机和车辆 - Google Patents
一种铝合金材料及其制备方法、电机转子铝合金、感应交流异步电机和车辆 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116875859B CN116875859B CN202311142387.XA CN202311142387A CN116875859B CN 116875859 B CN116875859 B CN 116875859B CN 202311142387 A CN202311142387 A CN 202311142387A CN 116875859 B CN116875859 B CN 116875859B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- alloy material
- temperature
- casting
- standing
- 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
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 131
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 124
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 39
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 34
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 claims description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 18
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 16
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 11
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 11
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 9
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 9
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 34
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 18
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021365 Al-Mg-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000304217 Brassica oleracea var. gongylodes Species 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013386 optimize process Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
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
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
- C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D13/00—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
-
- 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
- C22F1/04—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
- C22F1/043—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 silicon as the next major constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
Abstract
本公开涉及一种铝合金材料及其制备方法、电机转子铝合金、感应交流异步电机和车辆。以所述铝合金材料的总重量为基准,所述铝合金材料包括:0.6~1.2重量%的Si,0.3~0.6重量%的Mg,0.01~0.06重量%的Zr,0.02~0.06重量%的Sr,0.1~0.3重量%的Sb,0.1重量%以下的Fe,0.05重量%以下的Ti,0.01重量%以下的Mn,0.1重量%以下的其他杂质元素和余量的Al。本公开可以兼顾铝合金材料的高强屈服强度以及高的电导率性能。
Description
技术领域
本公开涉及新能源汽车电机技术领域,具体地,涉及一种铝合金材料及其制备方法、电机转子铝合金、感应交流异步电机和车辆。
背景技术
目前新能源汽车感应异步电机铸铝转子主要使用高纯铝,铸造转子工艺主要分为高压铸造和离心铸造等。一般情况下,在一定范围内添加其他金属元素(例如稀土元素)能够有利于铸造铝合金电导率或力学性能的提升,但是现有技术中所添加的金属元素一方面成本较高,性能提升较差,性价比低,另一方面添加金属元素后难以做到电导率、力学性能和其他性能的平衡,会出现电导率高,但是力学性能较差,耐热性差,或者出现其他性能良好但是电导率低的情况,各种性能难以都处在良好的范围内。材料强度与导电性不能两全的难题成了制约电驱性能的很大因素。
发明内容
本公开的目的是提供一种铝合金材料及其制备方法、电机转子铝合金、感应交流异步电机和车辆,可以兼顾铝合金材料的高强屈服强度以及高的电导率性能。
为了实现上述目的,本公开第一方面提供一种铝合金材料,以所述铝合金材料的总重量为基准,所述铝合金材料包括:0.6~1.2重量%的Si,0.3~0.6重量%的Mg,0.01~0.06重量%的Zr,0.02~0.06重量%的Sr,0.1~0.3重量%的Sb,0.1重量%以下的Fe,0.05重量%以下的Ti,0.01重量%以下的Mn,0.1重量%以下的其他杂质元素和余量的Al。
可选地,以所述铝合金材料的总重量为基准,所述铝合金材料包括:0.8~1.0重量%的Si,0.3~0.5重量%的Mg,0.03~0.05重量%的Zr,0.03~0.05重量%的Sr,0.15~0.25重量%的Sb,0~0.1重量%的Fe,0~0.05重量%的Ti,0~0.005重量%的Mn,0~0.08重量%以下的其他杂质元素和余量的Al。
可选地,所述铝合金材料中,Sb与Si的重量比为0.10~0.30:1,优选为0.20~0.25;
优选地,在所述铝合金材料中,Fe、Ti和Mn元素的总含量为0.10重量%以下。
可选地,所述铝合金材料在180℃下的屈服强度为70MPa以上,抗拉强度为85MPa以上;优选地,所述铝合金材料在180℃下的屈服强度为73MPa以上,抗拉强度为90MPa以上;所述铝合金材料在25℃下的屈服强度为80MPa以上,抗拉强度为100MPa以上,优选地,所述铝合金材料在25℃下的屈服强度为83MPa以上,抗拉强度为115MPa以上;所述铝合金材料的电导率为50IACS以上,优选为55IACS以上。
本公开第二方面提供一种用于制备本公开第一方面所述的铝合金材料的方法,包括以下步骤:
S1、将铝合金原料在熔炼炉中进行熔炼处理,得到第一熔体,其中以所述铝合金原料总重量为基准,所述铝合金原料包括0.6~1.2重量%的Si,0.3~0.6重量%的Mg,0.01~0.06重量%的Zr,0.02~0.06重量%的Sr,0.1~0.3重量%的Sb,0.1重量%以下的Fe,0.05重量%以下的Ti,0.01重量%以下的Mn,0.1重量%以下的其他杂质元素和余量的Al;
S2、将所述第一熔体在保温条件下进行除气精炼处理,得到第二熔体;
S3、将所述第二熔体进行扒渣处理和静置处理,得到第三熔体;
S4、将所述第三熔体进行离心铸造处理,得到铝合金铸件;
S5、将所述铝合金铸件进行时效处理。
可选地,步骤S1中,所述熔炼处理的条件包括:熔炼温度为720~760℃,优选地,熔炼温度为730~750℃。
可选地,步骤S2中,所述保温条件包括:保温温度为730~750℃,优选为730~740℃;
所述除气精炼处理包括:旋转喷吹惰性气体,然后加入精炼剂;
优选地,所述旋转喷吹惰性气体的条件包括:气压为0.5~0.7MPa,惰性气体流量为0.9~1.3L/min;优选地,气压为0.6~0.7MPa,惰性气体流量为1.1~1.2L/min;可选地,所述惰性气体为氮气;
优选地,加入所述精炼剂后精炼时间为25~35min,优选为30~35min。
可选地,步骤S3中,所述静置处理的条件包括:静置温度为720~740℃,静置时间为30~60min;优选地,静置温度为730~740℃,静置时间为35~45min。
可选地,步骤S4中,所述离心铸造处理包括:将离心铸造模具进行预热,设定离心铸造设备的转速,然后进行浇筑,冷却后进行开模取样;
优选地,将所述离心铸造模具预热至400~600℃,优选为450~550℃;所述离心铸造设备的转速为220~320r/min,优选为250~300r/min;
优选地,所述浇筑的条件包括:浇铸温度为710~740℃,优选为720~730℃;
优选地,所述冷却的温度为270~300℃。
可选地,步骤S5中,所述时效处理的条件包括:将所述铝合金铸件加热至270~300℃,保温2~3h后空冷至室温;优选地,将所述铝合金铸件加热至270~285℃,保温2.5~3h后空冷至室温;
优选地,升温速率为80~120℃/h,优选为100~110℃/h。
本公开第三方面提供一种电机转子铝合金,包括本公开第一方面所述的铝合金材料,或者根据本公开第二方面所述的方法制备得到的铝合金材料。
本公开第四方面提供一种感应交流异步电机,包括转子,所述转子包括本公开第三方面所述的电机转子铝合金。
本公开第五方面提供一种车辆,包括本公开第四方面所述的感应交流异步电机。
通过上述技术方案,本公开提供一种铝合金材料及其制备方法、电机转子铝合金、感应交流异步电机和车辆,采用该铝合金材料经离心铸造所得的转子,既能保证转子的高屈服强度性能,又能兼顾转子的高电导率性能,从而有助于实现转子高转速的目标;并且本公开提供的铝合金材料无需添加稀土金属等贵价金属,更具有经济性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:
图1示出了本公开提供的用于制备铝合金材料的方法的工艺流程图;
图2a示出了本公开实施例1所得铝合金材料的常温应力-应变曲线图;
图2b示出了本公开实施例2所得铝合金材料的常温应力-应变曲线图;
图2c示出了本公开实施例3所得铝合金材料的常温应力-应变曲线图;
图3a示出了本公开实施例1所得铝合金材料的高温应力-应变曲线图;
图3b示出了本公开实施例2所得铝合金材料的高温应力-应变曲线图;
图3c示出了本公开实施例3所得铝合金材料的高温应力-应变曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。
本公开第一方面提供一种铝合金材料,该铝合金材料包括Si(硅)、Mg(镁)、Zr(锆)、Sr(锶)、Sb(锑)、Fe(铁)、Ti(钛)、Mn(锰)、其他杂质元素和余量的Al(铝);其中Fe(铁)、Ti(钛)、Mn(锰)的理想状态为含量为0,但是在工艺中难以达到这种理想状态;以所述铝合金材料的总重量为基准,所述铝合金材料包括:
0.6~1.2重量%的Si(硅),0.3~0.6重量%的Mg(镁),0.01~0.06重量%的Zr(锆),0.02~0.06重量%的Sr(锶),0.1~0.3重量%的Sb(锑),0.1重量%以下的Fe(铁),0.05重量%以下的Ti(钛),0.01重量%以下的Mn(锰),0.1重量%以下的其他杂质元素和余量的Al(铝)。
本公开提供一种铝合金材料,采用该铝合金材料经离心铸造所得的转子,既能保证转子的高屈服强度性能,又能兼顾转子的高电导率性能,从而有助于实现转子高转速的目标;并且本公开提供的铝合金材料无需添加稀土金属等贵价金属,更具有经济性。本公开中,高强屈服强度的目标性能为:高温(180℃)屈服强度高于70MPa,室温(25℃)屈服强度高于85MPa;电导率的目标性能为:高于50IACS;转子高转速的目标为:23000rpm以上。
本公开提供的铝合金材料中包含0.6~1.2重量%的Si,形成亚共晶合金材料,该Si含量范围匹配合理,可以提高合金材料的流动性能和抗腐蚀性能,起到固溶强化的作用,还能够避免Si含量过高而导致的合金强度上升但电导率下降较快的弊端。
本公开提供的铝合金材料中包含0.3~0.6重量%的Mg,可以实现Mg与Si形成新的异质晶核,形成Mg2Si相,利于结晶细化,进一步提升合金材料的抗拉强度和屈服强度提升合金强度。
本公开提供的铝合金材料中引入了0.01~0.06重量%的Zr,本公开发明人通过大量试验发现,在Al-Mg-Si合金中添加Zr元素后,采用合适的热处理工艺,可以形成弥散分布的Al3Zr相,其在固溶态时与位错反应形成柯氏气团钉轧位错,阻碍亚晶界迁移。在Al3Zr析出态时,弥散、细小的Al3Zr可作为基体的异质形核核心,即对晶粒具有一定的细化作用;同时Zr还可以降低体系中一些合金元素对电导率的影响,从而保证合金的电导率。
本公开提供的铝合金材料中引入了0.1~0.3重量%的Sb,本公开发明人通过大量试验发现,游离态的Sb吸附在共晶表面,阻止了Si相按针片状方式生长,并使其产生孪晶,即Sb按孪晶面再生阶机制使共晶Si变质。
本公开提供的铝合金材料中包含0.1重量%以下的Fe,0.05重量%以下的Ti以及0.01重量%以下的Mn,严格控制Fe、Ti、Mn的含量可以避免Fe、Ti、Mn固溶质量分数增加而导致的合金电导率下降的现象。
本公开中,在合金铸造过程中,不可避免地会引入一些其他杂质元素,例如Cr(铬),Ni(镍),Sn(锡),Pb(铅)等,本公开提供的铝合金材料中控制其他杂质元素的总含量为0.1重量%。
一种优选实施方式中,以所述铝合金材料的总重量为基准,所述铝合金材料包括:0.8~1.0重量%的Si,0.3~0.5重量%的Mg,0.03~0.05重量%的Zr,0.03~0.05重量%的Sr,0.15~0.25重量%的Sb,0~0.1重量%的Fe,0~0.05重量%的Ti,0~0.005重量%的Mn,0~0.08重量%以下的其他杂质元素和余量的Al。本实施方式提供的铝合金材料具有更高的屈服强度和电导率,更适用于高功率需求的电机转子。
一种优选实施方式中,所述铝合金材料中,Sb与Si的重量比为0.10~0.30:1,优选为0.20~0.25。
一种优选实施方式中,在所述铝合金材料中,Fe、Ti和Mn元素的总含量为0.10重量%以下。
一种具体实施方式中,所述铝合金材料在180℃下的屈服强度为70MPa以上,抗拉强度为85MPa以上;优选地,所述铝合金材料在180℃下的屈服强度为73MPa以上,抗拉强度为90MPa以上;所述铝合金材料在25℃下的屈服强度为80MPa以上,抗拉强度为100MPa以上,优选地,所述铝合金材料在25℃下的屈服强度为83MPa以上,抗拉强度为115MPa以上;所述铝合金材料的电导率为50IACS以上,优选为55IACS以上。
本公开第二方面提供一种用于制备本公开第一方面所述的铝合金材料的方法,包括以下步骤:
S1、将铝合金原料在熔炼炉中进行熔炼处理,得到第一熔体,其中以所述铝合金原料总重量为基准,所述铝合金原料包括0.6~1.2重量%的Si,0.3~0.6重量%的Mg,0.01~0.06重量%的Zr,0.02~0.06重量%的Sr,0.1~0.3重量%的Sb,0.1重量%以下的Fe,0.05重量%以下的Ti,0.01重量%以下的Mn,0.1重量%以下的其他杂质元素和余量的Al;
S2、将所述第一熔体在保温条件下进行除气精炼处理,得到第二熔体;
S3、将所述第二熔体进行扒渣处理和静置处理,得到第三熔体;
S4、将所述第三熔体进行离心铸造处理,得到铝合金铸件;
S5、将所述铝合金铸件进行时效处理。
本公开在铝合金制备工艺中涉及的设备均为本领域常规采用的装置结构。
本公开采用的铝合金原料为合金原料的常规使用状态,例如合金锭。
一种优选实施方式中,所述铝合金原料包括:0.8~1.0重量%的Si,0.3~0.5重量%的Mg,0.03~0.05重量%的Zr,0.03~0.05重量%的Sr,0.15~0.25重量%的Sb,0~0.1重量%的Fe,0~0.05重量%的Ti,0~0.005重量%的Mn,0~0.08重量%以下的其他杂质元素和余量的Al。
一种更优选的实施方式中,所述铝合金原料中,Sb与Si的重量比为0.10~0.30:1,优选为0.20~0.25;
优选地,在所述铝合金原料中,Fe、Ti和Mn元素的总含量为0.10重量%以下。
一种实施方式中,步骤S1中,所述熔炼处理的条件包括:熔炼温度为720~760℃,优选地,熔炼温度为730~750℃。本公开中通过熔炼处理将合金原料充分熔融。
一种实施方式中,步骤S2中,所述保温条件包括:保温温度为730~750℃,优选为730~740℃。
一种实施方式中,步骤S2中,所述除气精炼处理包括:旋转喷吹惰性气体,然后加入精炼剂。其中精炼剂采用本领域常规选择的种类,可以通过普通商购渠道获得。
一种具体实施方式中,所述旋转喷吹惰性气体的条件包括:气压为0.5~0.7MPa,惰性气体流量为0.9~1.3L/min;优选地,气压为0.6~0.7MPa,惰性气体流量为1.1~1.2L/min;可选地,所述惰性气体为氮气;
优选地,加入所述精炼剂后精炼时间为25~35min,优选为30~35min。
一种具体实施方式中,步骤S3中,扒渣处理包括利用扒渣工具去除浮渣。
一种实施方式中,步骤S3中,所述静置处理的条件包括:静置温度为720~740℃,静置时间为30~60min;优选地,静置温度为730~740℃,静置时间为35~45min。
一种实施方式中,步骤S4中,所述离心铸造处理包括:将离心铸造模具进行预热,设定离心铸造设备的转速,然后进行浇筑,冷却后进行开模取样。
一种优选实施方式中,步骤S4中,将所述离心铸造模具预热至400~600℃,优选为450~550℃;所述离心铸造设备的转速为220~320r/min,优选为250~300r/min;
优选地,所述浇筑的条件包括:浇铸温度为710~740℃,优选为720~730℃;
优选地,所述冷却的温度为270~300℃,优选为280℃。
一种实施方式中,步骤S5中,所述时效处理的条件包括:将所述铝合金铸件加热至270~300℃,保温2~3h后空冷至室温;优选地,将所述铝合金铸件加热至270~285℃,保温2.5~3h后空冷至室温。
一种优选实施方式中,步骤S5中,所述时效处理的升温速率为80~120℃/h,优选为100~110℃/h。
本公开第三方面提供一种电机转子铝合金,包括本公开第一方面所述的铝合金材料,或者根据本公开第二方面所述的方法制备得到的铝合金材料。
本公开第四方面提供一种感应交流异步电机,包括转子,所述转子包括本公开第三方面所述的电机转子铝合金。
本公开第五方面提供一种车辆,包括本公开第四方面所述的感应交流异步电机。
以下通过实施例进一步详细说明本公开。实施例中所用到的原材料均可通过商购途径获得。
实施例1
本实施例按照表1中所列合金原料组成进行铝合金材料制备,制备条件包括:
(1)合金熔炼:将合金锭(表1中所示的合金原料组成)在熔炼炉中加热至740℃,加热使其熔融,获得铝合金熔体;
(2)除气精炼:保持温度在735℃下进行精炼处理,精炼后扒渣,静置;其中旋转喷吹氮气,气压为0.6MPa,流量为1.2L/min;加入精炼剂进行精炼的过程中,精炼时间为35min;
(3)熔体静置:精炼后扒渣,静置温度为730℃,静置时间为40min;
(4)离心铸造:对离心铸造模具进行预热,预热温度为500℃。将离心铸造设备转速设定为280r/min,进行浇铸,浇铸温度为730℃;然后冷却至280℃,开模取样,得到铝合金铸件。
(5)热处理(时效处理):将铸件以100℃/h的升温速率加热至280℃,保温2.5h后空冷至室温。
实施例2~5
参照实施例1中的制备方法制备铝合金材料,与实施例1的不同之处在于:按照表1中所列合金原料组成进行铝合金材料制备;其余过程与实施例1相同。
实施例6
本实施例采用与实施例1相同的合金原料组成,与实施例1不同之处在于改变合金制备的工艺条件:
(1)合金熔炼:将合金锭在熔炼炉中加热至710℃,加热使其熔融,获得铝合金熔体;
(2)除气精炼:保持温度在700℃下进行精炼处理,精炼后扒渣,静置;其中旋转喷吹氮气,气压为0.2MPa,流量为1.5L/min;加入精炼剂进行精炼的过程中,精炼时间为40min;
(3)熔体静置:精炼后扒渣,静置温度为710℃,静置时间为20min;
(4)离心铸造:对离心铸造模具进行预热,预热温度为350℃。将离心铸造设备转速设定为220r/min,进行浇铸,浇铸温度为690℃;然后冷却至320℃,开模取样,得到铝合金铸件。
(5)热处理:将铸件以110℃/h的升温速率加热至350℃,保温1h后空冷至室温。
实施例7
本实施例采用与实施例1相同的合金原料组成,与实施例1不同之处在于改变合金制备的工艺条件:
(1)合金熔炼:将合金锭在熔炼炉中加热至720℃,加热使其熔融,获得铝合金熔体;
(2)除气精炼:保持温度在720℃下进行精炼处理,精炼后扒渣,静置;其中旋转喷吹氮气,气压为0.5MPa,流量为0.9L/min;加入精炼剂进行精炼的过程中,精炼时间为25min;
(3)熔体静置:精炼后扒渣,静置温度为720℃,静置时间为30min;
(4)离心铸造:对离心铸造模具进行预热,预热温度为400℃。将离心铸造设备转速设定为220r/min,进行浇铸,浇铸温度为710℃;然后冷却至270℃,开模取样,得到铝合金铸件。
(5)热处理:将铸件以120℃/h的升温速率加热至270℃,保温2h后空冷至室温。
对比例1~5
参照实施例1中的制备方法制备铝合金材料,与实施例1的不同之处在于:按照表1中所列合金原料组成进行铝合金材料制备,其余过程与实施例1相同。
对比例6
本对比例参照实施例1中的制备方法制备铝合金材料,与实施例1的不同之处在于:不进行步骤(5)的热处理,仅进行步骤(1)~(4)。
对比例7
本对比例参照实施例1中的制备方法,与实施例1的不同之处在于按照以下合金原料组成进行合金制备:
0.5重量%的Fe、0.2重量%的Cu、0.05重量%的Yb元素和0.1重量%的Er元素,其余过程与实施例1相同。
对比例8
本对比例参照实施例1中的制备方法,与实施例1的不同之处在于按照以下合金原料组成进行合金制备:
0.05重量%的钛、0.05重量%的硼,0.2重量%的硅,0.05重量%的铁,0.6重量%的铜,0.4重量%的镁,0.1重量%的锌,0.08重量%的锰,其余为铝,其余过程与实施例1相同。
对比例9
本对比例参照实施例1中的制备方法,与实施例1的不同之处在于按照以下合金原料组成进行合金制备:
0.2重量%的Mg,0.4重量%的Fe,0.8重量%的Cu,余量为Al,其余为铝,其余过程与实施例1相同。
表1
测试例1
本测试例用于对以上实施例和对比例制备所得合金进行力学性能测试。
其中测试试样从端面取样,力学性能测试试样尺寸标准符合ASTM E8,屈服和抗拉强度的测试方法参照标准GB/T228.1。将测试结果列于下表2。
测试例2
本测试例用于对以上实施例和对比例制备所得合金进行电导率测试。电导率的测试方法参照标准GB/T12966进行。将测试结果列于下表2。
表2
根据上表2中的数据可以看出:
将对比例1~9与实施例1~6相比,实施例1~6中按照本公开的方法制备得到的铝合金材料,可以同时具备较高的屈服强度、抗拉强度以及电导率。
将实施例1~2与实施例3~5进行比较可知,实施例1~2中的铝合金材料的组成在“0.8~1.0重量%的Si,0.3~0.5重量%的Mg,0.03~0.05重量%的Zr,0.03~0.05重量%的Sr,0.15~0.25重量%的Sb,0~0.1重量%的Fe,0~0.05重量%的Ti,0~0.005重量%的Mn,0~0.08重量%以下的其他杂质元素和余量的Al,以及Sb与Si的重量比为0.20~0.25”范围内,相比于实施例3~5,实施例1~2中的铝合金材料可以同时具有较高的屈服强度(高温和常温)、抗拉强度(高温和常温)以及电导率。
将实施例6与实施例7进行比较可知,实施例7在制备工艺中按照本公开提供的条件范围进行铝合金材料制备,相比于实施例6,实施例7制备得到的铝合金材料的屈服强度(高温和常温)、抗拉强度(高温和常温)以及电导率均有所提高。
将实施例7与实施例1进行比较可知,实施例1按照本公开提供的优化的工艺条件制备铝合金材料,相比于实施例7,实施例1制备得到的铝合金材料的屈服强度(高温和常温)、抗拉强度(高温和常温)以及电导率均有所提高。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (20)
1.一种铝合金材料,其特征在于,以所述铝合金材料的总重量为基准,所述铝合金材料包括:
0.8~1.0重量%的Si,0.3~0.5重量%的Mg,0.03~0.05重量%的Zr,0.03~0.05重量%的Sr,0.15~0.25重量%的Sb,0~0.1重量%的Fe,0~0.05重量%的Ti,0~0.005重量%的Mn,0~0.08重量%以下的其他杂质元素和余量的Al;所述铝合金材料中,Sb与Si的重量比为0.20~0.25。
2.根据权利要求1所述的铝合金材料,其特征在于,在所述铝合金材料中,Fe、Ti和Mn元素的总含量为0.10重量%以下。
3.根据权利要求1所述的铝合金材料,其特征在于,所述铝合金材料在180℃下的屈服强度为70MPa以上,抗拉强度为85MPa以上;所述铝合金材料在25℃下的屈服强度为80MPa以上,抗拉强度为100MPa以上;所述铝合金材料的电导率为50IACS以上。
4.根据权利要求3所述的铝合金材料,其特征在于,所述铝合金材料在180℃下的屈服强度为73MPa以上,抗拉强度为90MPa以上;所述铝合金材料在25℃下的屈服强度为83MPa以上,抗拉强度为115MPa以上;所述铝合金材料的电导率为55IACS以上。
5.一种用于制备权利要求1~4中任意一项所述的铝合金材料的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将铝合金原料在熔炼炉中进行熔炼处理,得到第一熔体,其中以所述铝合金原料的总重量为基准,所述铝合金原料包括0.8~1.0重量%的Si,0.3~0.5重量%的Mg,0.03~0.05重量%的Zr,0.03~0.05重量%的Sr,0.15~0.25重量%的Sb,0~0.1重量%的Fe,0~0.05重量%的Ti,0~0.005重量%的Mn,0~0.08重量%以下的其他杂质元素和余量的Al,Sb与Si的重量比为0.20~0.25;
S2、将所述第一熔体在保温条件下进行除气精炼处理,得到第二熔体;
S3、将所述第二熔体进行扒渣处理和静置处理,得到第三熔体;
S4、将所述第三熔体进行离心铸造处理,得到铝合金铸件;
S5、将所述铝合金铸件进行时效处理。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤S1中,所述熔炼处理的条件包括:熔炼温度为720~760℃。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤S1中,所述熔炼处理的条件包括:熔炼温度为730~750℃。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤S2中,所述保温条件包括:保温温度为730~750℃;
所述除气精炼处理包括:旋转喷吹惰性气体,然后加入精炼剂。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤S2中,所述保温条件包括:保温温度为730~740℃;
所述旋转喷吹惰性气体的条件包括:气压为0.5~0.7MPa,惰性气体流量为0.9~1.3L/min;所述惰性气体为氮气;
加入精炼剂后的精炼时间为25~35min。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤S2中,
所述旋转喷吹惰性气体的条件包括:气压为0.6~0.7MPa,惰性气体流量为1.1~1.2L/min;
加入所述精炼剂后的精炼时间为30~35min。
11.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤S3中,所述静置处理的条件包括:静置温度为720~740℃,静置时间为30~60min。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,步骤S3中,所述静置处理的条件包括:静置温度为730~740℃,静置时间为35~45min。
13.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤S4中,所述离心铸造处理包括:将离心铸造模具进行预热,设定离心铸造设备的转速,然后进行浇筑,冷却后进行开模取样。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,步骤S4中,该方法包括:将所述离心铸造模具预热至400~600℃;所述离心铸造设备的转速为220~320r/min;
所述浇筑的条件包括:浇铸温度为710~740℃;
所述冷却的温度为270~300℃。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,步骤S4中,该方法包括:将所述离心铸造模具预热至450~550℃;所述离心铸造设备的转速为250~300r/min;
所述浇筑的条件包括:浇铸温度为720~730℃。
16.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤S5中,所述时效处理的条件包括:将所述铝合金铸件加热至270~300℃,保温2~3h后空冷至室温;升温速率为80~120℃/h。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,步骤S5中,所述时效处理的条件包括:将所述铝合金铸件加热至270~285℃,保温2.5~3h后空冷至室温;升温速率为100~110℃/h。
18.一种电机转子铝合金,其特征在于,包括权利要求1~4中任意一项所述的铝合金材料,或者根据权利要求5~17中任意一项所述的方法制备得到的铝合金材料。
19.一种感应交流异步电机,其特征在于,包括转子,所述转子包括权利要求18所述的电机转子铝合金。
20.一种车辆,其特征在于,包括权利要求19所述的感应交流异步电机。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311142387.XA CN116875859B (zh) | 2023-09-05 | 2023-09-05 | 一种铝合金材料及其制备方法、电机转子铝合金、感应交流异步电机和车辆 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311142387.XA CN116875859B (zh) | 2023-09-05 | 2023-09-05 | 一种铝合金材料及其制备方法、电机转子铝合金、感应交流异步电机和车辆 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116875859A CN116875859A (zh) | 2023-10-13 |
CN116875859B true CN116875859B (zh) | 2023-12-05 |
Family
ID=88255429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311142387.XA Active CN116875859B (zh) | 2023-09-05 | 2023-09-05 | 一种铝合金材料及其制备方法、电机转子铝合金、感应交流异步电机和车辆 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116875859B (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001003129A (ja) * | 1999-06-23 | 2001-01-09 | Kobe Steel Ltd | 耐食性に優れた輸送機用アルミニウム合金板 |
CN104513921A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 无锡华冶钢铁有限公司 | 一种型材用高强度、高韧性铝合金基板及其制备方法 |
CN109161738A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-08 | 东莞市东兴铝业有限公司 | 一种高导电耐腐蚀的铝合金及其制备方法 |
CN110832092A (zh) * | 2017-08-01 | 2020-02-21 | 阿莱利斯铝业迪弗尔私人有限公司 | 具有改善的成型性的6xxxx-系列轧制片材产品 |
CN113528904A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-10-22 | 黄山市龙跃铜业有限公司 | 一种汽车水箱用高强度铝合金管材及其制备方法 |
CN114086036A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-02-25 | 湖南稀土金属材料研究院有限责任公司 | 铝镁硅合金及其制备方法和应用 |
CN114875255A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-09 | 聊城市博源节能科技有限公司 | 一种高强度电机转子铝合金及其制备工艺 |
-
2023
- 2023-09-05 CN CN202311142387.XA patent/CN116875859B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001003129A (ja) * | 1999-06-23 | 2001-01-09 | Kobe Steel Ltd | 耐食性に優れた輸送機用アルミニウム合金板 |
CN104513921A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 无锡华冶钢铁有限公司 | 一种型材用高强度、高韧性铝合金基板及其制备方法 |
CN110832092A (zh) * | 2017-08-01 | 2020-02-21 | 阿莱利斯铝业迪弗尔私人有限公司 | 具有改善的成型性的6xxxx-系列轧制片材产品 |
CN109161738A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-08 | 东莞市东兴铝业有限公司 | 一种高导电耐腐蚀的铝合金及其制备方法 |
CN113528904A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-10-22 | 黄山市龙跃铜业有限公司 | 一种汽车水箱用高强度铝合金管材及其制备方法 |
CN114086036A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-02-25 | 湖南稀土金属材料研究院有限责任公司 | 铝镁硅合金及其制备方法和应用 |
CN114875255A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-09 | 聊城市博源节能科技有限公司 | 一种高强度电机转子铝合金及其制备工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116875859A (zh) | 2023-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104894438B (zh) | 一种高导电率耐热铝合金单丝材料及其制备方法 | |
CN112662915B (zh) | 一种铝合金及其制备方法和应用 | |
CN112030045B (zh) | 一种亚共晶铝硅合金及其制备方法 | |
EP4321644A1 (en) | Aluminum alloy material, and aluminum alloy wire and preparation method therefor | |
WO2023077667A1 (zh) | 一种新能源汽车电机转子铝合金的制备方法 | |
WO2023226427A1 (zh) | 一种特耐热铝合金单丝 | |
CN111793758A (zh) | 架空导线用高导电率耐热铝合金单丝及其制备方法 | |
CN111411267A (zh) | 一种导电单丝材料及其制备方法 | |
WO2023087517A1 (zh) | 一种新能源汽车电机转子铸造铝合金及其制备方法 | |
WO2014071875A1 (zh) | Al-Fe-Cu-Mg-RE铝合金及其制备方法和电力电缆 | |
CN112662923B (zh) | 铝合金导体及其制备方法 | |
CN111434789A (zh) | 一种热处理型高导电率耐热Al-Zr-Er-Yb合金导线材料及其制备方法 | |
CN113674890A (zh) | 一种高导电率耐热铝合金单丝及制备方法 | |
CN116875859B (zh) | 一种铝合金材料及其制备方法、电机转子铝合金、感应交流异步电机和车辆 | |
WO2024008003A1 (zh) | 一种耐热铝合金导线及其制备方法 | |
CN111500880A (zh) | 螺旋焊接管用高电导率铝镁合金及其生产方法 | |
CN114941089B (zh) | 一种高强高导电率的Al-Zr-Si型铝合金 | |
CN115011848B (zh) | 一种高纯铝合金导线及其制备方法 | |
CN114959388B (zh) | 一种Al-Cu-Mg-Ag型电机转子铝合金及其制备方法和应用 | |
CN113201670B (zh) | 抗软化铝合金材料、抗软化铝合金导线及其制备方法 | |
CN117701950A (zh) | 一种铝合金单丝材料及其制备方法 | |
CN114774742B (zh) | 一种Al-Mg型电机转子合金及其制备方法与应用 | |
CN117701951A (zh) | 一种高导电率超耐热铝合金单丝材料及其制备方法 | |
CN117845104A (zh) | 一种高导电率超耐热铝合金导体材料及其制备方法 | |
JPH11209856A (ja) | 導電用耐熱アルミニウム合金線の製造方法 |
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 |