压铸铝合金材料及其制备方法和应用技术

本申请涉及一种压铸铝合金材料及其制备方法和应用。本申请的压铸铝合金材料以重量计包括：8.0％

【技术实现步骤摘要】
压铸铝合金材料及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及一种压铸铝合金材料及其制备方法和应用。具体地，本申请涉及一种免热处理自强化且具有高屈服强度和耐蚀性能的压铸铝合金材料及其制造方法。

技术介绍

[0002]铝合金以密度小、导热及流动性能好等优点而广泛应用在电机的压铸壳体。对于大功率电机，壳体承受较大的拉应力，其中某些局部位置的应力甚至超过200MPa，同时伸长率要求≥4％，考虑到电机壳体室外或野外的工作场景，这需要压铸铝合金材料满足高强高韧耐腐蚀等特性。
[0003]目前，以A380、ADC12为代表的常规铝合金材料应用最为广泛。但由于这些铝合金中含有较高Fe等杂质元素，该材料标准试棒性能仅能达到屈服强度160MPa，抗拉强度320MPa，伸长率3.5％，无法满足新能源汽车电机壳体等强度要求较高铸件的使用要求。AlSi10MnMg、AlMg5Si2等高性能铝合金材料，通过控制合金元素含量及热处理工艺可以获得优异的力学性能。但此类合金需要高纯的新料来制备、成本高，且对于大型复杂压铸壳体而言，如果经过热处理，其中淬火工序使得工件壁厚不均的部位产生局部变形，需要精整工序，既费时又费力。
[0004]目前，已有多家公司及研究单位公开了Al
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Si
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Cu
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Mg系免热处理压铸铝合金，但其强度尚不能满足新能源汽车电机壳体等零部件的要求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本申请提供了一种压铸铝合金材料及其制备方法和应用。本申请的压铸铝合金材料无需热处理即可获得较高的机械性能尤其是高的屈服强度，同时具有较高的耐腐蚀性，能够很好地满足新能源汽车电机壳体等零部件高屈服强度、高韧性、耐腐蚀的要求。
[0006]本申请的第一方面提供了一种压铸铝合金材料，以重量计，其包括：8.0％
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11.0％的硅(Si)元素、0.5％以下的铁(Fe)元素、1.0％
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3.0％的铜(Cu)元素、0.5％
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2.5％的镁(Mg)元素、0.5％
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1.2％的锰(Mn)元素、1.3％以下的锌(Zn)元素、0.08％
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0.15％的钛(Ti)元素、0.1％
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0.2％的锆(Zr)元素、0.02％
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0.04％的锶(Sr)元素和1.0％以下的杂质，其中，所述铜元素与镁元素的质量比为(0.5
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2.0):1。
[0007]本申请的第二方面提供了一种压铸铝合金材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0008]S1：将硅原料、锰原料、铜原料和铝原料混合后进行第一加热处理，得到第一熔体；
[0009]S2：在第一温度下，将第一熔体与除渣剂混合除渣后，再加入钛原料、锆原料、锶原料和镁原料以及可选的锌原料，得到铝合金材料熔体；
[0010]S3：将铝合金材料熔体进行压铸，得到所述压铸铝合金材料。
[0011]本申请的第三方面提供了一种电机壳体，其采用第一方面所述的压铸铝合金材料或第二方面所述的制备方法制备的压铸铝合金材料制备而成。
[0012]本申请的第四方面提供了第一方面所述的压铸铝合金材料或第二方面所述的制备方法制备的压铸铝合金材料在车辆中的应用。
[0013]本申请的有益效果为：
[0014](1)本申请的压铸铝合金材料采取了高铜高镁的材料配比并同时通过控制Cu/Mg在合理范围内，从而最大程度保证了在提高强度的同时，对其韧性不会产生不利影响。此外，本申请还通过复合变质/细化工艺来保证合金中的晶粒尺寸细小均匀的同时共晶硅变质效果良好。
[0015](2)本申请压铸铝合金材料的测试棒的常温力学性能较高，其中，抗拉强度≥360Mpa，屈服强度≥230Mpa，伸长率≥3.0％，硬度达到115HBS以上。此外，通过自然时效，还可以进一步提高性能，可以满足新能源汽车电机壳体等零部件高屈服强度、高韧性、耐腐蚀的要求。
[0016](3)本申请无需热处理即可使铝合金获得较高力学性能，简化压铸工艺，同时降低了能耗。
具体实施方式
[0017]为了简明，本申请仅具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0018]在本申请的描述中，除非另有说明，“以上”、“以下”包含本数。
[0019]除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测量方法进行测量(例如，可以按照在本申请的实施例中给出的方法进行测试)。
[0020]术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个组分或多个组分。项目B可包含单个组分或多个组分。项目C可包含单个组分或多个组分。
[0021]下面结合具体实施方式，进一步阐述本申请。应理解，这些具体实施方式仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
[0022]在第一方面，本申请提供的压铸铝合金材料，以重量计，其包括：8.0％
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11.0％的硅元素、0.5％以下的铁元素、1.0％
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3.0％的铜元素、0.5％
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2.5％的镁元素、0.5％
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1.2％的锰元素、1.3％以下的锌元素、0.08％
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0.15％的钛元素、0.1％
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0.2％的锆元素、0.02％
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0.04％的锶元素和1.0％以下的杂质，其中，所述铜元素与镁元素的质量比为(0.5
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2.0):1。Cu元素能够与铝生成θ(CuAl2)，是铝合金中重要强化元素。通常在有镁元素存在的条件下，Cu/Mg比值在2.6左右时会化合成固溶强化效果性能更好的S(CuMgAl2)强化相。但Cu含量过高时，铝合金材料的伸长率和耐腐蚀性会受到一定程度的影响。在含Si铝合金中，镁元素是
重要的时效强化元素，会与Si形成Mg2Si强化相，由于本申请的压铸铝合金材料主要应用于壳体材料，其对力学性要求较高，并要求免热处理，因此必须适当提高合金中时效强化元素比例，以利用自然时效来提高合金强度。此外Mg在铝合金中与Al生成的Mg5Al8，其电位与α
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压铸铝合金材料，以重量计，其包括：8.0％
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11.0％的硅元素、0.5％以下的铁元素、1.0％
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3.0％的铜元素、0.5％
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2.5％的镁元素、0.5％
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1.2％的锰元素、1.3％以下的锌元素、0.08％
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0.15％的钛元素、0.1％
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0.2％的锆元素、0.02％
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0.04％的锶元素和1.0％以下的杂质，其中，所述铜元素与镁元素的质量比为(0.5
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2.0):1。2.根据权利要求1所述的压铸铝合金材料，其特征在于，以重量计，其由8.0％
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11.0％的硅元素、0.5％以下的铁元素、1.0％
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3.0％的铜元素、0.5％
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2.5％的镁元素、0.5％
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1.2％的锰元素、1.3％以下的锌元素、0.08％
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0.15％的钛元素、0.1％
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0.2％的锆元素、0.02％
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0.04％的锶元素、1.0％以下的杂质和余量的铝元素组成。3.根据权利要求1或2所述的压铸铝合金材料，其特征在于，所述铜元素与镁元素的质量比为(0.7
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1.85):1，优选为(0.8
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1.5):1。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的压铸铝合金材料，其特征在于，以重量计，所述压铸铝合金材料包括：8.0％
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10.5％的硅元素、0.2％以下的铁元素、1.3％
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2.5％的铜元素、1.0％
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2.0％的镁元素、0.5％
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1.0％的锰元素、1.0％以下的锌元素、0.08％
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0.15％的钛元素、0.1％
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0.2％的锆元素、0.02％
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0.04％的锶元素和1.0％以下的杂质。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的压铸铝合金材料，其特征在于，以重量计，所述压铸铝合金材料包括：8.0％
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9.5％的硅元素、0.15％以下的铁元素、1.4％
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2.2％的铜元素、1.2％
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1.8％的镁元素、0.5％
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0.8％的锰元素、0.8％以下的锌元素、0.08％
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【专利技术属性】
技术研发人员：王志明，王新宝，马鸿江，张策，任传委，毛贻国，霍臣明，苑高利，葛素静，
申请(专利权)人：河北新立中有色金属集团有限公司，
类型：发明
国别省市：