一种Al-Zn型电机转子合金及其制备方法与应用技术

本申请公开了一种Al

【技术实现步骤摘要】
一种Al
‑
Zn型电机转子合金及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及一种Al
‑
Zn型电机转子合金及其制备方法与应用，属于电机转子合金


技术介绍

[0002]随着经济和社会的发展，汽车已逐渐进入寻常百姓家，成为人们出行生活的必备工具。新能源汽车能够有效解决地球能源的消耗和环境恶劣等问题，因此新能源汽车逐渐成为研究重点，新能源汽车中所使用的电机转子往往是铝材质，铝质电机转子通常是将铝升温至熔点得到均匀的金属铝液，再使用压力铸铝或离心铸铝的方式将金属铝液注入铝模中，冷却凝固即可。
[0003]目前的铸铝转子中，通过向铝液中加入多种其他金属元素，以提高电机转子合金电学性能和力学性能，但是现有的多种金属元素加入至铝液中，不仅会造成成本增加，难以大规模化生产，还会导致其他金属元素在铝液中形成不同的合金组织，不同合金组织之间彼此存在间隙，会造成转子合金微相结构分离，使得转子合金中存在较多的气泡，最终导致电学性能和力学性能下降。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，提供了一种Al
‑
Zn型电机转子合金及其制备方法，该转子合金采用高纯铝和Zn元素制备得到，Zn元素能够固溶于Al基材中，通过固溶强化，能够提高合金强度，通过离心铸造工艺降低转子合金中的气泡含量，制备得到的转子合金孔隙率低。
[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种Al
‑
Zn型电机转子合金，其特征在于，包括1.0
‑
2.5wt％的Zn，其余为Al。
[0006]可选地，所述Al
‑
Zn型电机转子合金包括1.5
‑
2.0wt％的Zn，其余为Al。
[0007]优选的，所述Al
‑
Zn型电机转子合金包括2.0wt％的Zn，其余为Al。
[0008]可选地，所述Al
‑
Zn型电机转子合金的孔隙率为2％
‑
6％，优选为2％；
[0009]根据本申请的另一个方面，提供了一种上述任一项所述的Al
‑
Zn型电机转子合金的制备方法，包括下述步骤：
[0010](1)将铝液升温至700
‑
750℃，加入1.0
‑
2.5wt％的纯锌得到溶体，在710
‑
740℃下对溶体进行精炼；
[0011](2)将精炼后的溶体静置，在715
‑
730℃下进行离心浇铸，即得到所述Al
‑
Zn型电机转子合金。
[0012]可选地，步骤(1)中，所述精炼为向所述溶体中旋转喷吹氮气，加入0.5
‑
1.0wt％的六氯乙烷精炼剂，所述氮气的吹气压力为0.5
‑
2Mpa，精炼时间为15
‑
30min，精炼后扒渣再静置。
[0013]可选地，所述六氯乙烷精炼剂的加入量为0.8wt％；所述氮气的一段吹气压力为1.5
‑
2.0Mpa，精炼时间为10
‑
20min；所述氮气的二段吹气压力为0.5
‑
1.0Mpa，精炼时间为5
‑
15min。
[0014]可选地，所述静置时间为30min以上。
[0015]可选地，步骤(2)中，所述离心浇铸步骤为：将模具预热至710
‑
740℃，离心转速为200
‑
300r/min，浇铸温度为715
‑
730℃，待合金凝固后，铸造设备停止旋转，自然冷却至室温后得到所述Al
‑
Zn型电机转子合金。
[0016]可选地，所述自然冷却的冷却速度为1
‑
2℃/min，冷却时间为6
‑
12h。
[0017]可选地，所述离心浇铸自然冷却后得到铸件，所述铸件经过热处理后得到所述Al
‑
Zn型电机转子合金；
[0018]所述热处理步骤为：将所述铸件一次升温至450
‑
550℃，处理6
‑
10h后进行水冷淬火，之后再将所述铸件二次升温至150
‑
200℃，保温18
‑
24h后空气冷却，即得所述Al
‑
Zn型电机转子合金。
[0019]可选地，所述自然冷却的冷却速度为1
‑
2℃/min，冷却时间为6
‑
12h。
[0020]优选的，所述自然冷却的冷却速度为2℃/min，冷却时间为6
‑
7h。
[0021]可选地，所述一次升温的升温速率为100
‑
120℃/h；优选为100℃/h。
[0022]所述二次升温的升温速率为30
‑
40℃/h，优选为30℃/h。
[0023]所述淬火转移时间＜20s。
[0024]可选地，所述一次升温的升温速率与所述二次升温的升温速率的差值为60
‑
80℃/h。
[0025]可选地，所述水冷淬火的冷却速度为25
‑
35℃/s，冷却时间为12
‑
22s；
[0026]所述空气冷却的冷却速度为1
‑
2℃/min，冷却时间为1.2
‑
3.5h。
[0027]优选的，所述热处理步骤为：将所述铸件以100℃/h的升温速率一次升温至500℃，处理9h后进行水冷淬火，水冷淬火的降温速率为30℃/s，冷却时间为15s；之后再将所述铸件以30℃/h的升温速率二次升温至180℃，保温20h后空气冷却，空气冷却的降温速率为1℃/min，冷却时间为3h，即得所述Al
‑
Zn型电机转子合金。
[0028]铸造状态下，Al
‑
Zn合金组织尺寸一般较大，多为微米级，强化效果较弱；通过高温保温过程使合金元素固溶进基体，再通过快速冷却形成过饱和固溶体，第二次升温到150
‑
200℃的保温过程中，过饱和固溶体中析出纳米级第二相，能够明显提高合金强度，并且细化Al
‑
Zn合金组织，使得转子合金相的尺寸变小，强化效果得到提高，同时合金元素的析出，减小了铝晶格的畸变，有利于提高合金的导电率。
[0029]上述离心浇铸后，所述Al
‑
Zn型电机转子合金的屈服强度大于45MPa；抗拉强度大于80MPa，导电率大于31MS/m，200℃服役1000h变形量为0.2％的蠕变极限为8MPa，200℃服役1000h变形量为0.2％的疲劳极限为13MPa，200℃保温100h的强度损失率＜10％。
[0030]热处理之后，Al
‑
Zn型电机转子合金的屈服强度大于65MPa；抗拉强度大于110MPa，导电率大于33MS/m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Al
‑
Zn型电机转子合金，其特征在于，包括1.0
‑
2.5wt％的Zn，其余为Al。2.根据权利要求1所述的Al
‑
Zn型电机转子合金，其特征在于，包括1.5
‑
2.0wt％的Zn，其余为Al。3.根据权利要求1所述的Al
‑
Zn型电机转子合金，其特征在于，所述Al
‑
Zn型电机转子合金的孔隙率为2％
‑
6％；屈服强度大于15MPa；抗拉强度大于90MPa。4.一种权利要求1
‑
3任一项所述的Al
‑
Zn型电机转子合金的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)将铝液升温至700
‑
750℃，加入1.0
‑
2.5wt％的纯锌得到溶体，在710
‑
740℃下对溶体进行精炼；(2)将精炼后的溶体静置，在715
‑
730℃下进行离心浇铸，即得到所述Al
‑
Zn型电机转子合金。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述精炼为向所述溶体中旋转喷吹氮气，加入0.5
‑
1.0wt％的六氯乙烷精炼剂，所述氮气的吹气压力为0.5
‑
2Mpa，精炼时间为15
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：郑广会，赵培振，陆松，
申请(专利权)人：山东博源精密机械有限公司，
类型：发明
国别省市：