一种铝合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于合金技术领域，特别涉及一种铝合金及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的铝合金，以质量百分含量计，包括以下元素：Cu 0.10～0.18％、Fe 0.33～0.38％、Mn 1.05～1.10％、Si 0.06～0.18％、Mg 0.10～0.20％、Zr 0.04～0.07％、Cr 0.03～0.05％、Ti≤0.03％、余量的Al和不可避免的杂质；Mn与Fe的质量比为(2.8～3.2)：1，Mn与Fe的总含量≤1.45wt.％。实施例表明，本发明专利技术提供的铝合金的抗拉强度为182～200MPa；挤压后或冷拔后所得产品表面光滑，挤压性能和冷拔性能优良，适用于薄壁方形壳体型材。材。材。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于合金
，特别涉及一种铝合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]动力电池外壳需要具有抗腐蚀性能优良、耐中低温、导热快、焊接性能好且强度中等或较高的要求，目前动力电池外壳通常采用铝拉拔方管或拉伸成型铝桶。在铝合金中，由于1000系铝合金强度太低，因此虽然具有纯度高、易挤压的优点，但无法满足动力电池外壳的基本强度需求；3000系铝合金属于不可热处理强化的铝合金，只能采用冷加工处理方法提高强度，当冷加工变形量较大时，容易出现拉断问题，量产性能低，如对于方形壳体，当变形量大于35％时，容易出现拉断情况，尤其是方形壳体角部位置容易出现拉断、破碎现象。目前的铝合金无法在保证良好强度和拉拔性能的基础上实现薄壁方形壳体的生产，也就无法满足动力电池外壳的生产和使用需求。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种铝合金及其制备方法，本专利技术提供的铝合金具有挤压性能优良、冷拔性能优良且抗拉强度高的特点，可以满足薄壁方形壳体型材对强度和挤压、冷拔性能的需求。
[0004]为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种铝合金，以质量百分含量计，包括以下元素：
[0006]Cu 0.10～0.18％、Fe 0.33～0.38％、Mn 1.05～1.10％、Si 0.06～0.18％、Mg 0.10～0.20％、Zr 0.04～0.07％、Cr 0.03～0.05％、Ti≤0.03％、余量的Al和不可避免的杂质；
[0007]Mn与Fe的质量比为(2.8～3.2)：1，Mn与Fe的总含量≤1.45wt.％。
[0008]优选的，以质量百分含量计，所述不可避免的杂质中单个元素的含量≤0.05％，不可避免的杂质的总含量≤0.15％。
[0009]优选的，所述铝合金的抗拉强度为180～200MPa。
[0010]优选的，所述铝合金在挤压条件下：极限壁厚为0.55mm，方形断面型材的极限外接圆直径为140mm；
[0011]所述铝合金在拉拔条件下：极限壁厚为0.4mm，方形断面型材的极限外接圆直径为138.5mm。
[0012]本专利技术还提供了上述技术方案所述铝合金的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到铝合金铸锭；
[0014]将所述铝合金铸锭依次进行均匀化处理、挤压处理、淬火、时效处理和冷拔，得到所述铝合金。
[0015]优选的，所述均匀化处理包括依次进行的第一均匀化处理、第二均匀化处理和第三均匀化处理；
[0016]所述第一均匀化处理的保温温度为520～540℃，保温时间为2～4h；
[0017]所述第二均匀化处理的保温温度为580～600℃，保温时间为6～10h；
[0018]所述第三均匀化处理的保温温度为460～480℃，保温时间为2～4h。
[0019]优选的，所述挤压处理的温度为460～520℃，挤压比为30～150。
[0020]优选的，所述时效处理的保温温度为150～170℃，保温时间为1～3h。
[0021]优选的，所述冷拔为一次冷拔，所述冷拔的变形量为15～30％。
[0022]本专利技术还提供了上述技术方案所述铝合金或上述技术方案所述制备方法制备的铝合金作为薄壁方形壳体型材在电池外壳中的应用。
[0023]本专利技术提供了一种铝合金，以质量百分含量计，包括以下元素：Cu 0.10～0.18％、Fe 0.33～0.38％、Mn 1.05～1.10％、Si 0.06～0.18％、Mg 0.10～0.20％、Zr 0.04～0.07％、Cr 0.03～0.05％、Ti≤0.03％、余量的Al和不可避免的杂质；Mn与Fe的质量比为(2.8～3.2)：1，Mn与Fe的总含量≤1.45wt.％。
[0024]在本专利技术中，Al提供基体合金元素；Mn为主合金元素，Mn与Al形成MnAl6相，而且Mn的添加有利于Fe相硬质颗粒球化，有利于提高合金的挤压加工性能；Cu有利于提高铝合金的强度；Mg有利于细化铝合金的晶粒度和提高强度；Fe有利于形成(FeMn)Al6相，可有效细化铝合金晶粒；Al、Si和Mn可以形成三元相Al
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Mn3Si2，当三元相Al
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Mn3Si2溶解Fe后会形成四元相AlFeMnSi，本专利技术控制Fe和Si含量保证在形成三元相和四元相基础上，Fe和Si仍可以发挥对铝合金晶粒细化或固溶强化的作用；Cu、Si和Mg均具有固溶强化的作用，Si和Mg可析出Mg2Si强化相，有利于增强铝合金的强度；Zr、Cr是铝合金的微合金化元素，由Zr、Cr与Al形成的AlCr7和AlZr3，是热力学稳定的微细弥散相，有利于抑制铝合金的再结晶和晶粒长大；Ti有利于细化铸造晶粒。
[0025]此外，Mn控制在1.05～1.10wt.％，有利于提高铝合金塑性、焊接性、耐热性和耐腐蚀性，同时避免挤压变形抗力大，防止挤压性能的严重恶化；将Si、Mg和Cu控制在相应的含量范围内，有利于保证铝合金的强度，同时避免铝合金挤压变形抗力大，防止挤压性能的恶化，还可以保证形成Mg2Si强化相，避免Fe的有利影响被削弱；同时控制Zr和Cr的含量，有利于确保铝合金具有纤维晶组织，防止形成粗大再结晶组织和纤维晶组织共存的混合晶粒组织，避免铝合金的强度和挤压性能的恶化；控制Mn和Fe的含量关系，有利于避免形成大量粗大片状(FeMn)Al6，防止铝合金延展性的降低，还有利于平衡铝合金的强度与挤压性之间的关系，满足薄壁方形壳体对强度和挤压性能的需求。
[0026]实施例测试结果表明，本专利技术提供的铝合金的抗拉强度为182～200MPa；挤压后挤出品表面光滑(挤出品为壁厚为0.5～0.65mm，外接圆直接为128mm的方壳)，挤压性能优良；冷拔后冷拔品表面光滑(冷拔品为壁厚为0.4～0.5mm，外接圆直接为128mm的方壳)，冷拔性能优良。
[0027]本专利技术还提供了一种铝合金的制备方法，包括以下步骤：将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到铝合金铸锭；将所述铝合金铸锭依次进行均匀化处理、挤压处理、淬火、时效处理和冷拔，得到所述铝合金。在本专利技术中，均匀化处理有利于消除铸锭内部合金元素的宏微观偏析，使合金元素和粗大化合物充分固溶，同时形成细小弥散体；时效处理有助于使铝合金中的强化相(Mg2Si)析出，提高铝合金的强度。
附图说明
[0028]图1为本专利技术中铝合金的制备方法流程图；
[0029]图2为实施例1中铝合金的金相图；
[0030]图3为实施例1中铝合金的EBSD照片；
[0031]图4为实施例1中铝合金的SEM图；
[0032]图5为实施例1中铝合金的EDS图；
[0033]图6为挤压测试中试样的尺寸图；
[0034]图7为冷拔测试中试样的尺寸图。
具体实施方式
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金，其特征在于，以质量百分含量计，包括以下元素：Cu 0.10～0.18％、Fe 0.33～0.38％、Mn 1.05～1.10％、Si 0.06～0.18％、Mg 0.10～0.20％、Zr 0.04～0.07％、Cr 0.03～0.05％、Ti≤0.03％、余量的Al和不可避免的杂质；Mn与Fe的质量比为(2.8～3.2)：1，Mn与Fe的总含量≤1.45wt.％。2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，以质量百分含量计，所述不可避免的杂质中单个元素的含量≤0.05％，不可避免的杂质的总含量≤0.15％。3.根据权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金的抗拉强度为180～200MPa。4.根据权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金在挤压条件下：极限壁厚为0.55mm，方形断面型材的极限外接圆直径为140mm；所述铝合金在拉拔条件下：极限壁厚为0.4mm，方形断面型材的极限外接圆直径为138.5mm。5.权利要求1～4任一项所述铝合金的制备方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁小理，刘志成，罗杰，宋海海，周旺，
申请(专利权)人：广东和胜工业铝材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：