一种汽车动力电池包上盖用5系铝合金板材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种汽车动力电池包上盖用5系铝合金板材及其制备方法，属于铝合金生产技术领域。其由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0～0.10％、Fe：0～0.20％、Cu：0.15～0.25％、Mn：0.35～0.45％、Mg：4.50～5.00％、V：0.05～0.15％、单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.10％，余量为Al；其中，碱金属要求：Na≤10ppm，Ca≤8ppm，Li≤15ppm，并通过熔铸

The invention relates to a 5-series aluminum alloy plate for the upper cover of an automobile power battery pack and a preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种汽车动力电池包上盖用5系铝合金板材及其制备方法


[0001]本专利技术属于铝合金生产
，具体涉及一种汽车动力电池包上盖用5系铝合金板材及其制备方法。

技术介绍

[0002]现代汽车技术正朝着节能、环保、安全等方向逐步发展。车辆对能源消耗与其总质量成正比，轻量化设计是汽车技术发展中重要课题。对于纯电动乘用车来说，整车轻量化在降低能源消耗和减少环境污染的同时，还可以使纯电动乘用车的续航里程得到显著提升。
[0003]在5000系铝合金中，位错与固溶Mg原子的相互作用，是单向拉伸过程中不稳定塑性变形的主要原因。在Mg含量超过2％的合金中,这种不稳定流变以屈服点延伸的形式出现，称为吕德延伸带。施加恒定应力，在最初的少量应变后这种不均匀的变形就会出现；之后，施加高的应变，动态应变时效(DSA)效应就表现为不连续或者锯齿状的屈服。图1是典型5系铝合金的应力应变曲线；图2是铝合金的应力应变曲线及TYPE A和TYPE B表面纹理；可以清晰地看到吕德延伸平台和锯齿或不连续屈服，拉伸过程中的吕德斯带和锯齿屈服使得表面出现TYPE A和TYPE B类表面纹理。已有经验表明，TYPE A类表面吕德斯带可以通过单轴拉伸消除屈服平台来避免，但TYPE B类面吕德斯带却无法避免。
[0004]针对TYPE B类吕德斯带，这主要是由于塑性失稳现象，即在应力应变曲线上表现为“锯齿形”的应力起伏，并且在试样上产生反复传播的局部变形带，这种现象被称为PLC效应。造成该现象产生的原因，目前最为广泛接受的是“动态应变时效”(Dynamic strain aging,DSA)理论。该理论认为可动位错在运动过程中会被晶体中的障碍(如林位错、晶界等)所阻碍，可动位错作为晶体中的线缺陷，将引起临近区域的晶格崎变，从而产生应力场。溶质原子在应力场的作用下，通过扩散的方式向可动位错偏聚，形成溶质原子气团钌扎可动位错。在外加应力场的作用下，可动位错通过热激活的方式克服障碍，摆脱钉扎后继续向前运动。可动位错和溶质原子之间这种反复的钉扎、脱钉过程在宏观应力应变曲线上就表现为锯齿形屈服现象。
[0005]现有的5XXX系铝合金以Mg为主要的合金元素，是一种不可热处理强化型合金。Mg原子固溶于铝基体中，形成固溶强化作用。该系合金具有接近普碳钢板的强度、成形性、抗腐烛性能和焊接性能较好。合金强度主要取决于Mg含量和形变强化程度，通过加工硬化获得强度，一般以O(退火)态使用，由于其成形性能优异，通常用于内板等形状复杂的部位。其中，在5系铝合金中最具有代表性的合金有5182
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O和5182
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RSS，特别适合用于采取延展方法成形的零部件，如车盖、后行李箱盖、负载底板和空气过滤器等。但目前在实际应用中这些合金都或多或少的存在着复杂形状成形不良，冲压后表面存在明显TYPE B型吕德斯带等问题，影响了5000系汽车板的大规模推广应用。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种汽车动力电池包上盖用5系铝合金板材及
其制备方法，解决了现在5铝合金在汽车动力电池包上盖应用中容易出现的TYPE B型吕德斯带的表面质量缺陷的突出问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案，包括如下步骤：
[0008]一种汽车动力电池包上盖用5系铝合金板材，由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0～0.10％、Fe：0～0.20％、Cu：0.15～0.25％、Mn：0.35～0.45％、Mg：4.50～5.00％、V：0.05～0.15％、单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.10％，余量为Al；其中，碱金属要求：Na≤10ppm，Ca≤8ppm，Li≤15ppm。
[0009]一种汽车动力电池包上盖用5系铝合金板材的制备方法，按上述的元素组分进行原料配置，并包括如下步骤：
[0010]S1.熔铸：将配置好的铝合金原料放入温度为700
‑
760℃的保温炉中，并开启电磁搅拌进行融化；调整保温炉的温度为720
‑
740℃，并通入Cl
‑
Ar混合气体进行精炼；然后通入Al
‑
Ti
‑
B进行细化；在经过除气、过滤后铸造形成铝合金梯形扁锭；
[0011]S2.锯铣：将铝合金梯形扁锭的各面锯铣；
[0012]S3.均匀化：采用加热炉进行均匀化处理，先将锯铣后的铝合金梯形扁锭温度升至540℃保温6h后，再降温到500℃保温2h～12h；
[0013]S4.热轧：将均匀化后铝合金梯形扁锭在5min内进入粗轧工序，粗轧道次17
‑
21次，粗轧后中间坯厚度32mm，然后进行4连式精轧工序，精轧总压下率＞80％，最终精轧下线卷坯厚度为4.5mm，卷坯温度为310～330℃，自然冷却；
[0014]S5.冷轧：将热轧后的铝合金板材冷轧至1.2mm，依次经过4.5mm、2.3mm、1.7mm、1.2mm，冷轧压下率为80％；
[0015]S6.完全再结晶退火：将冷轧后的铝合金板材进行完全再结晶退火，首先将铝合金板材升温至210℃，保温3h；然后将铝合金板材继续升温至460℃保温2h，后随炉冷却至260℃，然后出炉空冷。
[0016]进一步，步骤S1中所述铝合金原料采用回收铝、工业纯铝、工业纯Mg、工业纯Zn、中间合金Al
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Si、中间合金Al
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Cu、中间合金Al
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Fe、中间合金Al
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Mn和/或中间合金Al
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V。
[0017]进一步，步骤S1中铝合金梯形扁锭尺寸为630mm*1900mm*6000mm。
[0018]进一步，步骤S2中，铝合金梯形扁锭的引头端至少切除200mm，浇口端至少切除100mm，大面单面至少铣10mm，小面斜面至少铣5mm，小面立面至少铣5mm。
[0019]进一步，步骤S3中，采用推进式燃气加热炉进行均匀化处理。
[0020]进一步，步骤S6中，采用箱体退火炉进行完全再结晶退火。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022]1、优化合金成分
[0023]添加Cu元素，Cu元素的含量为0.15～0.25％。Cu原子在5系铝合金中以Al2Cu和Al2CuMg相的形式存在。通过工艺控制使Al2Cu和Al2CuMg相以弥散的形式存在。增加Mn元素含量，这主要是由于Mn元素在合金中少量以固溶体的形式存在合金基体中，大部分Mn与Al形成Al6Mn弥散质点。添加V元素，加入V过渡族金属元素，可以产生弥散铝化物质点，产生弥散强化作用。V元素多在铸态均匀化和热加工时从饱和固熔体中分解出来，析出弥散的VAl
11
相，弥散的VAl
11
相基本为0.5μm以下的小质点，这些质点一旦析出，很难继续溶解和聚集。
[0024]通过添加合金元素在5系铝合金中引入弥散分布的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车动力电池包上盖用5系铝合金板材，其特征在于，由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0～0.10％、Fe：0～0.20％、Cu：0.15～0.25％、Mn：0.35～0.45％、Mg：4.50～5.00％、V：0.05～0.15％、单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.10％，余量为Al；其中，碱金属要求：Na≤10ppm，Ca≤8ppm，Li≤15ppm。2.一种汽车动力电池包上盖用5系铝合金板材的制备方法，其特征在于，按权利要求1所述的元素组分进行原料配置，并包括如下步骤：S1.熔铸：将配置好的铝合金原料放入温度为700
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760℃的保温炉中，并开启电磁搅拌进行融化；调整保温炉的温度为720
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740℃，并通入Cl
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Ar混合气体进行精炼；然后通入Al
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Ti
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B进行细化；在经过除气、过滤后铸造形成铝合金梯形扁锭；S2.锯铣：将铝合金梯形扁锭的各面锯铣；S3.均匀化：采用加热炉进行均匀化处理，先将锯铣后的铝合金梯形扁锭温度升至540℃保温6h后，再降温到500℃保温2h～12h；S4.热轧：将均匀化后铝合金梯形扁锭在5min内进入粗轧工序，粗轧道次17
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21次，粗轧后中间坯厚度32mm，然后进行4连式精轧工序，精轧总压下率＞80％，最终精轧下线卷坯厚度为4.5mm，卷坯温度为310～330℃，自然冷却；S5.冷轧：将热轧后的铝合金板材冷轧至1...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔立治，王飞，祖立成，冉凡青，孙中国，王如川，
申请(专利权)人：天津忠旺铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：