[發(fā)明專利]一種適用于新能源汽車的超高強(qiáng)高導(dǎo)熱可半固態(tài)擠壓鑄造鋁合金及其制備方法

有效

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• 申請(qǐng)日: 2020-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111945041B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪時(shí)宜;陳曦;趙華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州慧馳輕合金精密成型科技有限公司
• 主分類號(hào): C22C21/02
• 分類號(hào): C22C21/02;C22C1/03;B22D18/02
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發(fā)明涉及一種適用于新能源汽車的高強(qiáng)高導(dǎo)熱可半固態(tài)擠壓鑄造鋁合金，該合金包括Si：5wt％?8wt％；Cu：1.5wt％?3.0wt％；Fe：1.0wt％?1.5wt％；Mg：0.05wt％?0.5wt％，P：0.03wt％?0.5wt％，其余雜質(zhì)控制在0.05wt％以下，余量為Al。使其抗拉強(qiáng)度大于400MPa，屈服強(qiáng)度大于300MPa，導(dǎo)熱系數(shù)大于160W/m·K。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于新能源汽車的超高強(qiáng)高導(dǎo)熱可半固態(tài)擠壓鑄造鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鋁合金密度小、耐蝕性好、塑性優(yōu)良，從生產(chǎn)成本、零件質(zhì)量、材料利用、制造技術(shù)、機(jī)械性能、可持續(xù)發(fā)展等方面具有其他輕量化材料無(wú)可比擬的優(yōu)越性，因此鋁合金將成為新能源汽車工業(yè)中的首選輕量化材料。目前各類鋁合金在汽車上使用比例大致為:鑄鋁77％，軋制材10％，擠壓材10％，鍛壓材3％。新能源汽車用鋁合金的部件主要有車身、車輪、底盤、防撞梁、地板、動(dòng)力電池和座椅。

鑄造鋁合金主要用于制造新能源汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、殼體類零件和底盤上的其他零件，如轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、離合器殼、保險(xiǎn)杠、車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)托架等幾十種零件。但是，厚壁鑄件在成形過(guò)程中容易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷，導(dǎo)致其力學(xué)性能差，因此其應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。

鋁合金半固態(tài)成形技術(shù)具有接近于傳統(tǒng)壓鑄工藝的成本優(yōu)勢(shì)和接近于鍛造性能兩方面的優(yōu)勢(shì)，適合制造復(fù)雜汽車零部件及各類薄壁件，因此具有替代部分汽車用鋁合金液態(tài)壓鑄件及鍛件的潛力。半固態(tài)技術(shù)的最大特點(diǎn)是成形過(guò)程平穩(wěn)、大大減少了常規(guī)鑄造缺陷，如氣孔、夾渣等；此外，通過(guò)合理的工藝并配合系列的合金元素強(qiáng)化進(jìn)一步強(qiáng)化材料綜合性能，進(jìn)而使成形件具有與變形鉛合金相媲美的性能。

目前，半固態(tài)成形技術(shù)已經(jīng)成功生產(chǎn)了很多汽車零部件，這些零件絕大多數(shù)是使用傳統(tǒng)鑄造鋁合金A356，A357合金制造的。然而，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，根據(jù)2017年工信部《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，到2020年，單車用鋁量將從現(xiàn)在的100kg增加到190kg，到2030年增加到350kg。單純使用A356和A357鋁合金已經(jīng)無(wú)法滿足新能源汽車對(duì)于零部件強(qiáng)度、復(fù)雜幾何尺寸、成本等綜合性能要求，因而急需開(kāi)發(fā)一款適用于新能源汽車的超高強(qiáng)高導(dǎo)熱可半固態(tài)擠壓鑄造鋁合金。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種超高強(qiáng)高導(dǎo)熱可半固態(tài)擠壓鑄造鋁合金及其制備方法。本發(fā)明通過(guò)在鋁合金中添加5-8％左右的Si元素，以提高熔體流動(dòng)性，增加固液相區(qū)間，從而拓寬半固態(tài)擠壓鑄造工藝的操作窗口，降低對(duì)熔體溫度控制要求，但是這種鋁合金材料的強(qiáng)度仍然較低。因此，必須添加少量的Cu，Mg，F(xiàn)e等合金化元素，同時(shí)控制添加量。如：過(guò)量Fe會(huì)形成針狀相。以此來(lái)調(diào)控其鑄態(tài)組織中第二相的含量，甚至是種類，進(jìn)而影響態(tài)中存在的析出相，在保證其具有良好的半固態(tài)壓鑄性能的前提下，顯著提升其強(qiáng)度，從而成為下一代超高強(qiáng)高導(dǎo)熱可半固態(tài)擠壓鑄造鋁合金。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種超高強(qiáng)高導(dǎo)熱可半固態(tài)擠壓鑄造鋁合金，該合金包括Si：5wt％-8wt％；Cu：1.5wt％-3.0wt％；Fe：1.0wt％-1.5wt％；Mg：0.05wt％-0.5wt％，P：0.03wt％-0.5wt％，其余雜質(zhì)控制在0.05wt％以下，余量為Al。

優(yōu)選的，所述的合金中Cu以純銅的形式添加，具體是：將市售純銅加工為邊長(zhǎng)為10mm的立方體，用金屬鋁箔將其全部包裹其中，預(yù)熱至300-400℃，再投入鋁液中。

優(yōu)選的，所述的合金中Fe以Al-Fe中間合金的形式添加(例如Al-20Fe):將市售Fe中間合金預(yù)壓成厚度為2-3mm的薄片狀板，再投入鋁液中。

優(yōu)選的，所述的Mg以單質(zhì)形式添加：將Mg單質(zhì)加工為邊長(zhǎng)為10mm的立方體，金屬鋁箔將其全部包裹其中，預(yù)熱至200-250℃，用壓板在300-500Mpa壓力下將其完全壓入鋁液中。