【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池液冷板，具体涉及一种用于电池液冷板的可钎焊高强度稀土铝合金及其制备方法。
技术介绍
1、新能源汽车是全球汽车产业转型升级、绿色发展的主要方向，也是我国汽车产业高质量发展的战略选择。动力电池是新能源汽车的心脏，其工作状态直接影响整车的性能表现。为了解决新能源汽车的续航和充电速度问题，动力电池的容量和密度不断增大，同时动力电池的额定电压也在快速提高，因此动力电池工作过程中产生的热量快速累积，如不能及时有效地排出，将导致电池温度过高，严重影响电池寿命和安全性。液冷以其大比热容、高换热系数的优势，逐渐超越风冷、相变冷却等冷却方式，成为动力电池的主流冷却方式，而这种冷却方式最核心的部件就是液冷板。
2、液冷板的常用生产工艺之一是先采用冲压形式制备含有流道的上板，再通过钎焊将上板与平整的下板进行复合。目前，复合液冷板通常由作为上/下板的al-mn或al-mg-si铝合金芯材(约90％)和作为钎焊料的al-si合金皮材(约10％)组成。例如，常州常发制冷科技有限公司公布的动力电池用高强度液冷板(专利号201820357789.x)，其上板采用1006或者3003铝合金，下板采用6063铝合金；银邦金属复合材料股份有限公司公布的新能源动力电池液冷板用复合铝合金板及其制备方法(申请号202210482358.7)，其液冷板主要包括al-mg-si芯材层和al-mn防护层，然后再进行钎焊。然而，目前al-mn合金芯材的屈服强度仅为40mpa，抗拉强度仅为110mpa，难以满足液冷板需要承受更大电池重量的需求。此外，钎料
3、因此，开发一种兼具良好承载能力和高熔点高稳定性的可钎焊高强度铝合金，并开发其制备工艺，以满足快速发展的新能源汽车需求，成为动力电池用铝合金材料研发的重点方向之一。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种电池液冷板用可钎焊高强度稀土铝合金及其制备方法，以提高芯材层的强度和热稳定性，从而满足动力电池用液冷板的要求。
2、本专利技术是基于ce和la等稀土元素合金化同时实现第二相强化和提高合金熔点的设计，通过限制ce和la混合稀土和mn元素的含量，一方面形成尺寸细小的al11(ce,la)3相和al6mn相，起到第二相强化和细化晶粒的作用，提高合金的强度和塑性；另一方面，re(ce,la)元素具有较高的化学活性，起到净化熔体的作用，能够显著改善铸锭的品质，从而实现铝合金力学性能和熔点的提升。同时，mn元素能够与杂质fe元素结合，避免有害针状β-alfe相的形成。所述铝合金的制备工艺为挤压成型，挤压态合金的屈服强度≥145mpa，抗拉强度≥165mpa，与现有水平的40mpa和110mpa相比分别提升260％和50％，同时延伸率≥20％，熔点高于635℃。
3、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
4、本专利技术提供了一种用于电池液冷板的可钎焊高强度稀土铝合金，其组成成分及重量百分比为：re(ce,la)：4～7％；mn：0.8～1.8％，余量为al；其它不可避免杂质元素单个含量<0.05％，总量<0.15％。
5、所述可钎焊高强度稀土铝合金中，re(ce,la)元素的重量百分比优选为4～6％，mn元素的重量百分比优选为0.9～1.6％。
6、本专利技术还提供了一种所述可钎焊高强度稀土铝合金的制备成形方法，包括以下步骤：
7、s1、根据合金成分比例备料：纯铝、al-re中间合金、al-mn中间合金，首先将基体纯铝熔化，得铝液；
8、s2、将铝液升温，再将烘干后的al-re中间合金和al-mn中间合金加入到铝液中，搅拌使得中间合金完全熔化，保温得混合熔液；
9、s3、将混合熔液进行精炼除气、除渣处理；降温后进行浇注，冷却后得到铝合金铸锭，
10、s4、对铝合金铸锭进行均匀化处理；
11、s5、对均匀化处理后的铝合金铸锭进行挤压，挤出后立即水冷淬火，得到al-mn-re(ce,la)合金棒材，即所述可钎焊高强度稀土铝合金。
12、步骤s2中，铝液升温的温度为740～750℃。保温的时间为20～30分钟。
13、步骤s3中，降温的温度为690～710℃。浇注后空冷至室温。
14、步骤s4中，均匀化处理的温度为350～450℃，时间为3～5h；均匀化处理后空冷至室温；该处理可消除成分与组织不均。
15、步骤s5中，挤压的挤压比10.0～13.0；挤压筒和挤压模具预热温度为300℃，铸锭在300℃下预热1～3h；挤压速率为0.2～0.5mm/s。
16、步骤(5)中得到的挤压态试样微观组织由α-al晶粒、al6(mn,fe)相、al11re(ce,la)3相组成。
17、本专利技术还提供了一种所述可钎焊高强度稀土铝合金在制备动力电池液冷板用芯材层中的应用。
18、本专利技术是基于re(ce,la)合金化同时实现第二相强化和提高合金熔点的设计。ce和la元素在al基体中的最大固溶度仅为0.05wt.％，因此re(ce,la)在al中主要以第二相的形式存在。当re(ce,la)含量在4～7wt.％之间时，主要形成al11re(ce,la)3相，其具有热稳定性强和硬度大的特点，在室温和高温条件下均能有效地阻碍位错运动。al11re(ce,la)3相还能够作为异质核心，增加异质形核数，使合金组织发生细化，对提高合金的强度和韧性均能起到积极的作用。此外，re(ce,la)元素具有较高的化学活性，能够与熔体中h、o、n、s和卤族元素反应结合，起到净化熔体的作用，显著改善铸件的品质，从而实现合金的力学性能和熔点的提升。
19、本专利技术中，mn和re(ce,la)含量需要控制在合理范围内，其原因是液冷板芯材需轧制至1mm左右的厚度，该工序要求合金塑性不能过低，否则将造成轧制件开裂和表面质量差等问题，无法获得合格的液冷板产品。若mn元素过多，al6mn相尺寸变大，呈连续网状分布在晶界上，不利于合金的力学性能。若mn元素含量过少，一方面造成al6mn相含量不足，无法起到有效的第二相强化效果，不利于合金强度的提升；另一方面，过少的mn元素无法与合金中的fe元素全部结合，而fe是铝合金中难以避免的有害元素，含fe第二相呈针状或者板条状形貌割裂基体，诱发应力集中导致韧性严重降低，而添加适量mn可将针状含fe相转变为细小圆整的α-alfemn相，极大改善合金韧性。若re(ce,la)元素含量过多，al11re(ce,la)3相尺寸变大，形成粗大条状的初生al11re(ce,la)3相，不利于合金的强度和塑性；若re(ce,la)元素过少，导致具有强化效果和热稳定性高的al11re(ce,la)3相数量不足，无法起到有效的第二相强化效果和提高合金熔点的作用。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可钎焊高强度稀土铝合金，其特征在于，其组成成分及重量百分比为：RE 4～7％；Mn 0.8～1.8％，余量为Al；其它不可避免杂质元素单个含量<0.05％，总量<0.15％。
2.根据权利要求1所述的可钎焊高强度稀土铝合金，其特征在于，RE元素的重量百分比为4～6％，Mn元素的重量百分比为0.9～1.6％。
3.根据权利要求1所述的可钎焊高强度稀土铝合金，其特征在于，RE元素为Ce、La中的一种或多种。
4.一种如权利要求1所述的可钎焊高强度稀土铝合金的制备成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备成形方法，其特征在于，步骤S2中，铝液升温的温度为740～750℃。
6.根据权利要求4所述的制备成形方法，其特征在于，步骤S3中，降温的温度为690～710℃。
7.根据权利要求4所述的制备成形方法，其特征在于，步骤S4中，均匀化处理的温度为350～450℃，时间为3～5h。
8.根据权利要求4所述的制备成形方法，其特征在于，步骤S5中，挤压的挤压比10.0
9.根据权利要求4所述的制备成形方法，其特征在于，步骤S5中得到的可钎焊高强度稀土铝合金，微观组织由α-Al晶粒、Al6(Mn,Fe)相、Al11RE(Ce,La)3相组成。
10.一种如权利要求1所述的可钎焊高强度稀土铝合金在制备动力电池液冷板用芯材层中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种可钎焊高强度稀土铝合金，其特征在于，其组成成分及重量百分比为：re 4～7％；mn 0.8～1.8％，余量为al；其它不可避免杂质元素单个含量<0.05％，总量<0.15％。
2.根据权利要求1所述的可钎焊高强度稀土铝合金，其特征在于，re元素的重量百分比为4～6％，mn元素的重量百分比为0.9～1.6％。
3.根据权利要求1所述的可钎焊高强度稀土铝合金，其特征在于，re元素为ce、la中的一种或多种。
4.一种如权利要求1所述的可钎焊高强度稀土铝合金的制备成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备成形方法，其特征在于，步骤s2中，铝液升温的温度为740～750℃。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡波，王雪杨，李德江，蒋珍飞，曾小勤，
申请(专利权)人：上海交通大学内蒙古研究院，
类型：发明
国别省市：
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