[发明专利]一种汽车电池托盘用高强度铝合金型材及其生产方法

说明书

本发明公开了一种汽车电池托盘用高强度铝合金型材，其特征在于原料中各合金元素的质量百分含量为：Si 1.11‑1.30％，Mg 0.70‑0.90％，Cu 0.11‑0.20％，Fe 0.21‑0.30％，Mn 0.65‑0.85％，Cr 0.06‑0.10％，Zn<0.05％，Ti≤0.10％，Ca+Na/≤0.002％，余量为Al。本发明的挤压工艺采用了变速调控实现等温挤压的方式，可以减少和避免因模具在承受高温高压热摩擦时产生的金属弹变，有效改善挤压后长材产品头尾尺寸偏差较大现状，同时也能保障型材出料时的表面温度基本一致性，来满足在线固溶(水淬)要求；采用的双级时效热处理工艺，使型材经过双级时效处理后，时效强化相充分均匀析出，从而提升合金的力学性能要求。

技术领域

本发明涉及一种电池托盘的材料及处理工艺，具体涉及一种生产新能源汽车电池托盘边梁型材的6系高强铝合金材料及热处理工艺，可以在诸多款型的新能源汽车的电池托盘组装焊接生产行业中广泛推广应用。

背景技术

当前轻量化、低成本是电动汽车发展的重要方向，新能源汽车电池托盘用材料的要求是：精密度高、电气性能好、耐电解液、阻燃、长期尺寸稳定、轻量化、机械性能好、使用范围广。以前新能源汽车多采用钢材料制作电动汽车动力电池托盘，重量偏高。

铝合金在汽车轻量化中的应用优势在于密度小(2.73g/cm3)、耐蚀性好、塑性优良，从生产成本、零件质量、材料利用、制造技术、机械性能、可持续发展等多方面具有其他轻量化材料无可比拟的优越性，因此铝合金将成为汽车工业中的首选轻量化材料。

首先，铝合金型材减重效果明显。铝的力学性能好，密度小，具有良好的导热性，表面自然形成的氧化膜具有良好的耐蚀性，成为实现汽车轻量化最理想的首选材料。减震器套管、电池包、防撞梁、吸能盒、仪表支架等零部件均采用铝合金制品，实现减重轻量化。通过合理的结构设计，在满足使用要求的前提下，可以大幅度降低产品整体的重量。

其次，铝合金型材的吸收冲击能力强。铝的吸冲击能力是钢的2倍，在碰撞安全性方面具有明显的优势，具有代表零件为吸能盒，在发生事故碰撞时，保险杠横梁将能量均匀地传递给吸能盒，将碰撞中产生的能量通过自身的压溃变形，进行一定的吸收，进而降低撞击应力。吸能盒采用格室构造为柔性结构，在碰撞产生较大变形，以吸收撞击能量，减少对撞击物或人的损伤，能有效地减少发生碰撞事故时对行人的伤害。

再次，铝合金材料易于回收。在使用过程中仅发生轻微的腐蚀，且铝合金熔点低，便于重熔回收，回收率高于80％。60％以上的汽车用铝合金材料为再生铝，回收生产1t铝合金要比重新生产1t铝合金少耗能95％，铝的损耗也仅5％左右，采用铝所节省的能量是生产该零件所用原铝耗能的6～12倍。

同时，铝合金型材的装配效率高。铝合金汽车整体构架，焊点少，减少了加工工序，铝合金整体车身比钢铁焊接车身约轻35％，且无须防锈处理，只有25％～35％的部件需点焊，现在已同步研发出了搅拌摩擦焊接新型技术，为保障产品质量，先按图纸设计切割所需的型材形状，在模型支架内组装固定，再采用先进的搅拌摩擦焊接技术，保障产品一体成型，可大幅度提高新能源汽车的装配生产效率。

因此，现在很多企业都选用以铝合金材料为主，作为新能源电动汽车动力电池托盘，无论在压缩还是焊接等方面，铝合金材质优势明显；而且铝合金凭借高比强度、高效产能成为优选的钢材替代材料。

先期开发研制的新能源汽车电池托盘是由7系Al-Zn-Mg合金材料焊接组成,但在高温焊接时,产品局部的机械性能产生失效,使焊接部位机械性能偏低,引发开裂等质量缺陷；另外7系Al-Zn-Mg合金对应力腐蚀较敏感，在使用寿命周期内易产生组织开裂风险。

发明内容