一种Al-Fe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
‑
Fe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
‑
Fe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，使得电学性能和力学性能逐渐下降；并且现有的转子合金还存在生产效率低、抗蠕变性能差和热裂倾向高等问题，使得转子合金难以用于高温场所，限制了转子合金的应用。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，提供了一种Al
‑
Fe型电机转子合金及其制备方法，该转子合金采用高纯铝和Fe元素制备得到，Fe元素的加入能够形成Al3Fe相，该Al3Fe相为微米级针状相，能够强化α
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Al基体，从而增强合金强度，提高该转子合金的抗蠕变性能和生产效率。
[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种Al
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Fe型电机转子合金，该转子合金包括0.5
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1.5wt％的Fe，其余为Al。
[0006]可选地，该转子合金包括1.0
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1.2wt％的Fe，其余为Al。
[0007]根据本申请的另一个方面，提供了一种上述所述的Al
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Fe型电机转子合金的制备方法，包括下述步骤：
[0008](1)将铝液升温至740
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770℃，加入0.5
‑
1.5wt％的纯铁得到熔体，在730
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750℃下对熔体进行精炼；
[0009](2)将精炼后的熔体静置，在710
‑
730℃下进行高压浇铸，即得到所述Al
‑
Fe型电机转子合金。
[0010]可选地，步骤(1)中，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，精炼后扒渣再静置。
[0011]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；
[0012]所述静置时间为30min以上。
[0013]可选地，步骤(2)中，步骤(2)中，所述高压压铸步骤为：将模具预热至200
‑
230℃，铝液温度为710
‑
730℃，填充速度为0.25
‑
2m/s，铸造压力为60
‑
80MPa，待合金凝固后，自然冷却至室温得到铸件，所述铸件热处理后得到所述Al
‑
Fe型电机转子合金。
[0014]上述填充速度能够使得铸件铸件填充模具，便于将模具内的空气排出，该填充速度影响合金组织中Al3Fe相的生成，若填充速度过高，则会增加生产成本，损伤设备，并且还会导致模具内的空气没法及时排出，Al3Fe相尺寸变大，降低Al3Fe相的数量以及Al3Fe相与α
‑
Al基体分离，若填充速度过低，则铸件容易凝固，导致铸件存在填充缺陷，降低铸件强度。
[0015]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。
[0016]优选的，所述自然冷却的冷却速度为2℃/min，冷却时间为6
‑
7h。
[0017]可选地，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
‑
Fe型电机转子合金。
[0018]可选地，所述一次升温的升温速率为80
‑
120℃/h；优选为110℃/h。
[0019]所述二次升温的升温速率为40
‑
70℃/h，优选为70℃/h。
[0020]所述淬火的转移时间＜20s。该淬火的转移时间是指将一次升温处理后的铸件转移至水冷淬火的时间，淬火时间越短，则越有助于Al3Fe相的细化，提高该转子合金的强度及耐热性。
[0021]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30
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50℃/h。
[0022]可选地，所述水冷淬火的冷却速度为25
‑
35℃/s，冷却时间为12
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22s；
[0023]所述空气冷却的冷却速度为1
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2℃/min，冷却时间为1.2
‑
3.5h。
[0024]优选的，所述热处理步骤为：将所述铸件以110℃/h的升温速率一次升温至500℃，处理8h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70℃/h的升温速率二次升温至180℃，保温22h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
‑
Fe型电机转子合金。
[0025]经高压压铸后，铸件内部的合金组织为α
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Al相和Al3Fe相，Al3Fe相尺寸一般为微米级针状相，对α
‑
Al能够起到增强效果，但是由于高压压铸时间较短，α
‑
Al与Al3Fe相结合不紧密，微观上存在分相，经过热处理能够使合金元素固溶进基体，再通过快速冷却形成过饱和固熔体，第二次升温到150
‑
200℃的保温过程中，过饱和固熔体中析出尺寸更加小的Al3Fe相，增强对α
‑
Al的强化效果，明显提高合金强度，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。
[0026]可选地，未经热处理的转子合金的屈服强度大于35MPa，抗拉强度大于70MPa，导电率大于31.5MS/m，200℃服役1000h变形量为0.2％的蠕变极限为10MPa，200℃服役1000h本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Al
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Fe型电机转子合金，其特征在于，包括0.5
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1.5wt％的Fe，其余为Al。2.一种权利要求1所述的Al
‑
Fe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740
‑
770℃，加入0.5
‑
1.5wt％的纯铁得到熔体，在730
‑
750℃下对熔体进行精炼；(2)将精炼后的熔体静置，在710
‑
730℃下进行高压压铸，即得到所述Al
‑
Fe型电机转子合金。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，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，精炼后扒渣再静置。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，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
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20min；所述氮气的二段吹气压力为0.5
‑
1.0Mpa，精炼时间为5
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15min；所述静置时间为30min以上。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述高压压铸步骤为：将模具预热至200
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230℃，铝液温度为710
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730℃，填充速度为0.25

【专利技术属性】
技术研发人员：赵培振，郑广会，
申请(专利权)人：山东意吉希精密制造有限公司，
类型：发明
国别省市：