一种端板用高均等性压铸铝合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种端板用高均等性压铸铝合金及其制备方法和应用，该合金包括如下质量百分比含量的组分：Si：4.0％~8.5wt％；Mn：0.2~0.8wt％；Cu：0.001~0.3wt％；Mg：0.001~0.5wt％；Cr：0.001~0.2wt％；Fe：0.05~0.3wt％；Ti：0.05~0.2wt％；Sr：0.005~0.2wt％；B：0.001wt％~0.2wt％；Ni+Zr+V＜0.1wt％；Ce：0.005~0.2wt％；La：0.001~0.1wt％；Ni+Zr+V的重量百分比之和控制在0.1wt％以下，其余杂质的重量百分比之和控制在0.5wt%以下，余量为Al。与现有技术相比，本发明专利技术合金优异的力学性能和高各向同性满足电池端板的需求。能和高各向同性满足电池端板的需求。能和高各向同性满足电池端板的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种端板用高均等性压铸铝合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及新能源汽车，具体涉及一种端板用高均等性压铸铝合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]新能源汽车用电池模组端板作为新能源电池包的核心部件之一，和其它型材焊接或铆接在一起，起着支撑模组、保护电芯和传导热量的重要作用。现阶段模组端板多为压铸成型，主要材料为传统的铝合金A356.2。虽然该系铸造铝合金具有很好的流动性，可用于低压铸造，但由于素材性能无法满足要求，A356.2材料需做T6热处理，即高温固溶+低温时效来保证产品的强度和韧性，但材料经过高温固溶处理后经常会出现鼓包、变形等缺陷，从而导致零件整体加工周期长、能耗大、产品报废率高、成本高等诸多缺陷。
[0003]专利申请CN113604714A以A356.2作为主要原材料，通过对铝合金进行惰性气体精炼，并设置相应的热处理参数，如控制除气后铝液密度指数≤0.05%，设计专用模具和超低速工艺成型零件等改进方式，一定程度上克服了现有合金材料工艺不合理导致力学性能降低的问题，提高了铝合金材料的力学性能。但该专利所涉及材料依旧是需要固溶及热处理工艺，无法有效降本。
[0004]专利CN114438380B公开了一种免热处理高韧性AlSi铝合金及其制备方法，成分包括:Cu≤0.15%、Si：6.5%
‑
9.5%、Mn：0.35%
‑ꢀ
0.55%、Mg：0.1%
‑
0.28%、Fe≤0.15%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.01%
‑
0.035%、V：0.04%
‑
0.12%、Ti：0.06%
‑
0.15%、La+Ce：0.015%
‑
0.025%，余量为Al和杂质，其中杂质总含量不大于0.15%。与之类似的，一些企业和研发机构也申请了免热处理高韧性压铸材料，如CN115961183B，CN116574944A等专利，该些专利公开的材料具有良好铸造性能，压铸件在非热处理条件下就具有优异的综合力学性能，从而满足车身结构件，大型薄壁车身结构件或是电池包等的性能要求。但专利中均只强调屈服强度和延伸率的关系，单纯依据单向拉伸性能作为压铸件性能的好坏，未涉及或是表征材料的综合变形能力，如各向同性、铆接性或是不同拉伸位向材料力学性能。一般来说，无论是变形铝合金或是压铸铝合金，在工艺过程中因轧制、挤压或是压铸成型过程中会使得组织产生显微织构，这种织构一般具有方向性，使得材料在不同方向力学性能存在差异，体现出各向异性。而铆接是通过铆钉将两个或者多个材料连接在一起，铆接连接通常需要材料均匀，能够均匀地承受载荷，尽可能低的各向异性可以确保连接不同方向上都能够均匀地承受住载荷，能确保连接的稳定性，若材料在某一方位上材料性能不均衡，则容易成为薄弱区进而开裂导致失效。故现有技术公开的材料可以应用于一些汽车结构件，但不能适用于作为需要高各向同性的需铆接用的压铸件，尤其是针对焊接或铆接要求较高的电池模组端板，要求具有良好的强度和韧性的同时，还需要具有高各向同性，现有材料无法兼顾。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种端板用高均等
性压铸铝合金及其制备方法和应用，合金综合性能优异，且具有高各向同性强韧兼顾性较高。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种端板用高均等性压铸铝合金，该合金包括如下质量百分比含量的组分：Si：4.0％~8.5wt％；Mn：0.2~0.8wt％；Cu：0.001~0.3wt％；Mg：0.001~0.5wt％；Cr：0.001~0.2wt％；Fe：0.05~0.3wt％；Ti：0.05~0.2wt％；Sr：0.005~0.2wt％；B：0.001wt％~0.2wt％； Ce：0.005~0.2wt％；La：0.001~0.1wt％；Ni+Zr+V的重量百分比之和控制在0.1wt％以下，其余杂质的重量百分比之和控制在0.5wt%以下，余量为Al。
[0007]优选地，所述的合金包括如下质量百分比含量的组分：Si：5.0％~8.5wt％；Mn：0.32~0.65wt％；Cu：0.005~0.20wt％；Mg：0.005~0.5wt％；Cr：0.02~0.13wt%；Fe：0.07~0.28wt％；Ti：0.05~0.17wt％；Sr：0.005~0.1wt％；B：0.001wt％~0.02wt％；Ce：0.005~0.2wt％；La：0.001~0.05wt％；Ni+Zr+V的重量百分比之和控制在0.09wt％以下，其余杂质的重量百分比之和控制在0.5wt%以下，余量为Al。
[0008]进一步优选地，所述Ce与La重量比控制在4~6:1。
[0009]进一步地，所述的Al、Ti、B、La、Ce以Al
‑
Ti
‑
C
‑
B
‑
La
‑
Ce复合细晶合金形式添加；其中C含量占Al
‑
Ti
‑
C
‑
B
‑
La
‑
Ce复合细晶合金总重量百分比的0.2
‑
1.0%。
[0010]进一步优选地，所述的Al
‑
Ti
‑
C
‑
B
‑
La
‑
Ce复合细晶合金通过间歇球磨合金化技术结合放电等离子烧结进行制备，具体包括以下步骤：步骤1:以Al，Ti，La，Ce，C和B的单质或中间合金粉为原材料，根据比例进行混合，得到特定组元比例的混合合金粉末；步骤2：将混合合金粉末封入间歇性球磨机中进行球磨，收集后得到设定组元比例的合金粉末，该合金粉末主要由纳米晶和非晶构成；步骤3：将收集得到的合金粉末放置于放电等离子烧结机中进行烧结，制得块状Al
‑
Ti
‑
C
‑
B
‑
La
‑
Ce复合细晶合金。
[0011]进一步优选地，所述的间歇性球磨机的主盘转速150
‑
250r/min，从盘转速350
‑
450r/min，球料比20：1，球磨时间15~30h；所述放电等离子烧结机中，烧结压力280
‑
320Mpa，保压时间50~70s。
[0012]本专利技术还提供一种端板用高均等性压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：按照配比称取Al、Si、Mg、Cu、Al
‑
Fe、Al
‑
Mn、Al
‑
Cr、Al
‑
Sr以及Al
‑
Ti
‑
C
‑
B
‑
La
‑
Ce复合细晶合金；步骤S2：将高纯Al投入加热炉，加热至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种端板用高均等性压铸铝合金，其特征在于，该合金包括如下质量百分比含量的组分：Si：4.0％~8.5wt％；Mn：0.2~0.8wt％；Cu：0.001~0.3wt％；Mg：0.001~0.5wt％；Cr：0.001~0.2wt％；Fe：0.05~0.3wt％；Ti：0.05~0.2wt％；Sr：0.005~0.2wt％；B：0.001wt％~0.2wt％； Ce：0.005~0.2wt％；La：0.001~0.1wt％；Ni+Zr+V的重量百分比之和控制在0.1wt％以下，其余杂质的重量百分比之和控制在0.5wt%以下，余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种端板用高均等性压铸铝合金，其特征在于，所述的合金包括如下质量百分比含量的组分：Si：5.0％~8.5wt％；Mn：0.32~0.65wt％；Cu：0.005~0.20wt％；Mg：0.005~0.5wt％；Cr：0.02~0.13wt%；Fe：0.07~0.28wt％；Ti：0.05~0.17wt％；Sr：0.005~0.1wt％；B：0.001wt％~0.02wt％； Ce：0.005~0.2wt％；La：0.001~0.05wt％；Ni+Zr+V的重量百分比之和控制在0.09wt％以下，其余杂质的重量百分比之和控制在0.5wt%以下，余量为Al。3.根据权利要求1或2所述的一种端板用高均等性压铸铝合金，其特征在于，所述Ce与La重量比控制在4~6:1。4.根据权利要求1或2所述的一种端板用高均等性压铸铝合金，其特征在于，所述的Al、Ti、B、La、Ce以Al
‑
Ti
‑
C
‑
B
‑
La
‑
Ce复合细晶合金形式添加。5.根据权利要求4所述的一种端板用高均等性压铸铝合金，其特征在于，所述的Al
‑
Ti
‑
C
‑
B
‑
La
‑
Ce复合细晶合金通过间歇球磨合金化技术结合放电等离子烧结进行制备，具体包括以下步骤：步骤1:以Al，Ti，La，Ce，C和B的单质或中间合金粉为原材料，根据比例进行混合，得到特定组元比例的混合合金粉末；步骤2：将混合合金粉末封入间歇性球磨机中进行球磨，收集后得到设定组元比例的合金粉末，该合金粉末主要由纳米晶和非晶构成；步骤3：将收集得到的合金粉末放置于放电等离子烧结机中进行烧结，制得块状Al
‑
Ti
‑
C
‑
B
‑
La
‑
Ce复合细晶合金。6.根据权利要求5所述的一种端板用高均等性压铸铝合金，其特征在于，所述的间歇性球磨机的主盘转速150
‑
250r/min，从盘转速350
...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱敏科，陈曦，邢洪滨，周银鹏，汪时宜，罗振宇，邵麒，刘文博，
申请(专利权)人：苏州慧金新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：