铝合金材料、其制备方法及应用与流程

本发明涉及铝合金，具体而言，涉及一种铝合金材料、其制备方法及应用。

背景技术：

1、近年来，新能源汽车的快速发展对汽车的续航能力提出了更高的要求。新能源汽车的重要部件电池，其在环境温度较低时，其各个组件中的化学物质活性下降，进而导致电池充放电能力下降，影响汽车的续航性能。通过不同的热量传递介质来加热电池，则成为解决此问题的重要选择之一。通过在新能源汽车电池组周围设置一定的加热保温材料而提高电池工作的环境温度，进而提高新能源汽车在低温条件下的续航能力，成为目前的主流趋势之一。铝作为当今应用最为广泛的金属材料之一，可与多种金属通过合金化手段制成合金，所得铝合金不仅导热性好、电阻率高，能够保证通电后的发热效率；而且硬度较低、成形性好，可满足包覆电池的变形需求，是为新能源汽车电池“保温”的理想材料。

2、在纯铝中添加mn、cr、v、ti等元素制备的al-mn-cr-ti-v合金的合金化程度较高，多项性能优良，cr和v元素含量较高，这使得该合金在熔炼过程中铝液粘稠度增加，过滤时易堵塞过滤板导致铝液无法正常通过，在铸造开始阶段则易堵塞分流袋导致填充失败。另外，在铸造过程中易出现因熔体过粘导致的铸造失败、铸锭疏松、夹渣等诸多缺陷，铸锭微观组织难以控制，易出现粗大晶粒及粗大第二相，极大影响了材料性能以及成品率，而且对后续的成型工艺极为不利。正如专利cn113088774a所公开的al-mg系铝合金，其虽然在一定程度上提升了铝合金的电阻率及伸长率(电阻率为(9.5～10.4)×10-2ω˙mm2/m，伸长率为7％～20％)，但因材料成分与工艺条件配合性欠佳，其电阻率、力学性能以及成型性能均需要进行进一步的提升，以满足实际需求。

3、基于此，如何对铝合金的成分配比及相应的制备工艺条件进行配合设计，从而提供一种性能优异的铝合金材料，使之能够兼顾高电阻以及良好的力学性能，以便更好地适应新能源汽车用铝合金的使用要求，是本领域所需解决的重要技术问题之一。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种铝合金材料、其制备方法及应用，以解决现有技术中的铝合金材料电阻率较低、力学性能较差，难以满足新能源汽车用铝合金的使用要求的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种铝合金材料的制备方法，包括：配制原料：按重量百分比计，铝合金材料的成分包括1.5％～3％的mn、0.2％～0.6％的cr、0.15％～0.3％的ti、0.15％～0.3％的v，余量为al及不可避免的杂质，按照所述铝合金材料的成分配制原料；熔炼：将原料熔炼后得到第一熔体；炉内熔体处理：对第一熔体在精炼炉内进行精炼处理，得到第二熔体；在线熔体处理：第二熔体依次进行在线除气处理与过滤处理，得到第三熔体；铸造：第三熔体流入结晶器中，冷却后完成铸造，得到铝合金材料；精炼处理包括依次进行的第一精炼与第二精炼；冷却的冷却速度为90℃/s～100℃/s。

3、进一步地，精炼处理包括：将第一精炼剂加入第一熔体中并进行第一精炼，经第一静置后，得到精炼熔体与第一精炼渣；将第二精炼剂加入精炼熔体中并进行第二精炼，经第二静置后，得到第二熔体与第二精炼渣；优选地，以第一熔体的重量为100％计，第一精炼剂和第二精炼剂的投入量各自独立地为0.1％～0.3％。

4、进一步地，第一精炼与第二精炼的温度各自独立地为730℃～750℃。

5、进一步地，在线熔体处理中，控制第二熔体在进行除气处理之前的温度为725℃～740℃。

6、进一步地，铸造还包括将第三熔体流入分流袋，经振动处理后再流入结晶器，并完成铸造；优选地，振动处理的时间为10min～15min。

7、进一步地，铸造的温度为695℃～715℃；优选地，铸造的铸造速度为45mm/min～55mm/min。

8、进一步地，熔炼的温度为745℃～760℃。

9、本发明的另一方面提供了一种铝合金材料，该铝合金材料由上述铝合金材料的制备方法制备得到。

10、进一步地，铝合金材料的平均晶粒尺寸为90μm～100μm，最大晶粒尺寸为130μm～150μm，电阻率为(10.0～12.0)×10-2ω˙mm2/m，抗拉强度为200mpa～220mpa，伸长率为16.0％～23.0％。

11、本发明的又一个方面提供了一种上述铝合金材料在新能源汽车的热管理系统中作为热传输材料的应用；优选地，将铝合金材料作为新能源汽车电池组的外壳材料。

12、应用本发明的技术方案，通过合理设计铝合金材料的成分配方，同时调控熔铸工艺，制备出组织均匀细小、电阻率高且力学性能优良的铝合金材料。所得铝合金材料不仅表现出高的电阻率与良好的金相组织，还具备优良的加工性能，从而能够在后续成型加工过程中维持较高的质量与稳定性，利于满足新能源汽车加工制造领域的材料要求。

技术特征：

1.一种铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝合金材料的制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述精炼处理包括：

3.根据权利要求2所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述第一精炼与所述第二精炼的温度各自独立地为730℃～750℃。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述在线熔体处理中，控制所述第二熔体在进行所述除气处理之前的温度为725℃～740℃。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述铸造还包括将所述第三熔体流入分流袋，经振动处理后再流入所述结晶器，并完成所述铸造；

6.根据权利要求1至5中任一项所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述铸造的温度为695℃～715℃；

7.根据权利要求1至6中任一项所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述熔炼的温度为745℃～760℃。

8.一种铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料由权利要求1至7中任一项所述的铝合金材料的制备方法制备得到。

9.根据权利要求8所述铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料的平均晶粒尺寸为90μm～100μm，最大晶粒尺寸为130μm～150μm，电阻率为(10.0～12.0)×10-2ω˙mm2/m，抗拉强度为200mpa～220mpa，伸长率为16.0％～23.0％。

10.一种权利要求8或9所述的铝合金材料在新能源汽车的热管理系统中作为热传输材料的应用；优选地，将所述铝合金材料作为新能源汽车电池组的外壳材料。

技术总结本发明提供了一种铝合金材料、其制备方法及应用。该制备方法包括：配制原料；熔炼：将原料熔炼后得到第一熔体；炉内熔体处理：对第一熔体在精炼炉内进行精炼处理，得到第二熔体；在线熔体处理：第二熔体依次进行在线除气处理与过滤处理，得到第三熔体；铸造：第三熔体流入结晶器中，冷却后完成铸造，得到铝合金材料；其中，精炼处理包括依次进行的第一精炼与第二精炼；冷却的冷却速度为90℃/s～100℃/s。本发明通过合理设计铝合金材料的成分配方，同时调控熔铸工艺，制备出组织均匀细小、电阻率高且力学性能优良的铝合金材料。技术研发人员：林师朋,陈伟,赵丕植,黄瑞银,贵星卉,陈雨楠,钟鼓,钱维锋,薛冠霞,马科,邓桢桢,张曦受保护的技术使用者：中铝材料应用研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17