一种高强高导电率的Al-Zr-Si型铝合金制造技术

本申请公开了一种高强高导电率的Al

【技术实现步骤摘要】
一种高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金


[0001]本申请涉及一种高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金，属于新能源汽车


技术介绍

[0002]随着新能源汽车发展迅速，为了实现新能源汽车成本降低和轻量化的目标，已经使用铝材替代铜材作为新能源汽车的电机转子，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]通常，在铝材的电机转子中需要添加一定量的其他金属元素，从而提高电机转子的导电性能或力学性能。目前所添加的金属元素存在生产成本高、加工困难等问题，并且添加的金属元素难以同时提升电机转子的导电性能和力学性能，同时电机转子的耐热性也较差，难以适用于高温场所，由此种种，均限制了铝材转子合金的应用。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，提供了一种高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金及其制备方法，该铝合金中添加的各种金属元素能够降低生产成本，易于熔炼铸造，并且通过金属元素比例的控制，可同时提高铝合金的导电性能、力学性能和耐热性，从而扩大了铝合金的适用环境。
[0005]根据本申请的一个方面，本申请提供了一种高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金，包括0.05
‑
0.15wt％的Zr、0.1
‑
0.3wt％的Si，其余为Al；
[0006]所述Zr和Si的重量比为1：(2
‑
4)，优选为1:3。
[0007]可选地，还包括0.01
‑
0.05wt％的Sc和/或0.03
‑
0.1wt％的Y。
[0008]可选地，所述Sc的含量为0.01
‑
0.03wt％，所述Sc和Zr的重量比为1：(5
‑
8)，优选为1:5。
[0009]可选地，所述Y的含量为0.03
‑
0.05wt％，所述Y和Zr的重量比为1：(2
‑
3)，优选为1:2。
[0010]可选地，所述高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金由0.1wt％的Zr、0.3wt％的Si、0.02wt％的Sc、0.05wt％的Y，其余为Al组成。
[0011]该铝合金中能够形成Al3(ZrY)、Al3Zr和Al3(ZrSc)相，上述合金相均匀分布在铝基材中，能够对Al基材起到强化作用，同时减少了单一的Zr、Y和Sc元素在铝基材中的固溶，通过上述元素的合理配比，能够促使各个金属元素相互协同，Al3(ZrY)、Al3Zr和Al3(ZrSc)相之间结合强度高，从而同时提高铝合金的导电性能、力学性能和耐热性。
[0012]Si元素的加入能够促进上述Al3(ZrY)、Al3Zr和Al3(ZrSc)相的时效析出，能够缩短时效时间，进一步提高Zr、Y和Sc元素对铝基材的增强效果，提高生产效率，节约成本。
[0013]根据本申请的另一个方面，提供了上述任一项所述的高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金的制备方法，包括下述步骤：
[0014](1)将铝锭在熔炼炉中加热至720
‑
760℃，然后加入称量好的合金元素添加剂，待其完全熔化后，将熔体搅拌均匀；
[0015](2)维持熔体温度在720
‑
740℃下进行精炼处理，精炼后扒渣，静置；
[0016](3)将铸造模具预热后进行离心铸造，铝液浇铸温度为715
‑
730℃，等合金凝固后，浇铸设备停止旋转，自然冷却至室温后即得到所述高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金。
[0017]上述合金元素是指Al、Zr和Si，或Al、Zr、Si和Sc，或Al、Zr、Si和Y，或Al、Zr、Si、Sc和Y的统称。
[0018]可选地，所述静置时间为30min以上。
[0019]可选地，所述自然冷却的冷却速度为1
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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，所述模具的预热温度为710
‑
740℃，离心转速为200
‑
300r/min。
[0022]可选地，所述精炼为向所述熔体中旋转喷吹氮气，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。
[0023]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
‑
2Mpa，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。
[0024]优选的，所述氮气的一段吹气压力为1.8Mpa，精炼时间为15min；所述氮气的二段吹气压力为1.0Mpa，精炼时间为10min。
[0025]上述设置，将铝液的精炼分为两个阶段，一段精炼的吹气压力高，能够对熔体进行充分精炼，二段吹气压力偏低，在保证继续精炼的同时，能够降低熔体中的气体，从而降低铝合金的孔隙率，提高铝合金的导电性能、耐热性和力学性能。
[0026]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高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金；
[0027]所述热处理步骤为：将所述铸件一次升温至600
‑
650℃，处理4
‑
7h后进行水冷淬火，之后再将所述铸件二次升温至350
‑
400℃，保温20
‑
27h后空气冷却至室温，即得所述高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金。
[0028]铸件经过热处理之后得到铝合金，在热处理过程中，通过一次升温至较高温度下，能够促进合金元素固溶进基材中，之后再通过水冷淬火使得铝基材内形成过饱和固溶体，二次升温的温度比一次升温要低，则铝基材中的过饱和固溶体能够析出纳米级的Al3(ZrY)、Al3Zr和Al3(ZrSc)相，使得上述Al3(ZrY)、Al3Zr和Al3(ZrSc)相对铝基材的强化效果得到提高，随着合金元素的析出，还能够减小铝晶格的畸变，提高铝基材微相上的致密性，从而提高铝合金各方面的性能。
[0029]可选地，所述一次升温的升温速率为130
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金，其特征在于，包括0.05
‑
0.15wt％的Zr、0.1
‑
0.3wt％的Si，其余为Al；所述Zr和Si的重量比为1：(2
‑
4)。2.根据权利要求1所述的高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金，其特征在于，还包括0.01
‑
0.05wt％的Sc和/或0.03
‑
0.1wt％的Y。3.根据权利要求2所述的高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金，其特征在于，所述Sc的含量为0.01
‑
0.03wt％，所述Sc和Zr的重量比为1：(5
‑
8)。4.根据权利要求2所述的高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金，其特征在于，所述Y的含量为0.03
‑
0.05wt％，所述Y和Zr的重量比为1：(2
‑
3)。5.根据权利要求2所述的高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金，其特征在于，由0.1wt％的Zr、0.3wt％的Si、0.02wt％的Sc、0.05wt％的Y，其余为Al组成。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述的高强高导电率的Al
‑
Zr
‑
Si型铝合金的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)将铝锭在熔炼炉中加热至720
‑
760℃，然后加入称量好的合金元素添加剂，待其完全熔化后...

【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：金源山东新能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：