[发明专利]一种适用于新能源汽车的超高强高导热可半固态挤压铸造铝合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种适用于新能源汽车的高强高导热可半固态挤压铸造铝合金，该合金包括Si：5wt％‑8wt％；Cu：1.5wt％‑3.0wt％；Fe：1.0wt％‑1.5wt％；Mg：0.05wt％‑0.5wt％，P：0.03wt％‑0.5wt％，其余杂质控制在0.05wt％以下，余量为Al。使其抗拉强度大于400MPa，屈服强度大于300MPa，导热系数大于160W/m·K。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，尤其是涉及一种适用于新能源汽车的超高强高导热可半固态挤压铸造铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金密度小、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，因此铝合金将成为新能源汽车工业中的首选轻量化材料。目前各类铝合金在汽车上使用比例大致为:铸铝77％，轧制材10％，挤压材10％，锻压材3％。新能源汽车用铝合金的部件主要有车身、车轮、底盘、防撞梁、地板、动力电池和座椅。

铸造铝合金主要用于制造新能源汽车发动机零部件、壳体类零件和底盘上的其他零件，如轿车发动机缸体、缸盖、离合器壳、保险杠、车轮、发动机托架等几十种零件。但是，厚壁铸件在成形过程中容易产生气孔、夹渣等缺陷，导致其力学性能差，因此其应用领域受到限制。

铝合金半固态成形技术具有接近于传统压铸工艺的成本优势和接近于锻造性能两方面的优势，适合制造复杂汽车零部件及各类薄壁件，因此具有替代部分汽车用铝合金液态压铸件及锻件的潜力。半固态技术的最大特点是成形过程平稳、大大减少了常规铸造缺陷，如气孔、夹渣等；此外，通过合理的工艺并配合系列的合金元素强化进一步强化材料综合性能，进而使成形件具有与变形铅合金相媲美的性能。

目前，半固态成形技术已经成功生产了很多汽车零部件，这些零件绝大多数是使用传统铸造铝合金A356，A357合金制造的。然而，随着新能源汽车产业的迅速发展，根据2017年工信部《节能与新能源汽车技术路线图》，到2020年，单车用铝量将从现在的100kg增加到190kg，到2030年增加到350kg。单纯使用A356和A357铝合金已经无法满足新能源汽车对于零部件强度、复杂几何尺寸、成本等综合性能要求，因而急需开发一款适用于新能源汽车的超高强高导热可半固态挤压铸造铝合金。

发明内容

本发明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超高强高导热可半固态挤压铸造铝合金及其制备方法。本发明通过在铝合金中添加5-8％左右的Si元素，以提高熔体流动性，增加固液相区间，从而拓宽半固态挤压铸造工艺的操作窗口，降低对熔体温度控制要求，但是这种铝合金材料的强度仍然较低。因此，必须添加少量的Cu，Mg，Fe等合金化元素，同时控制添加量。如：过量Fe会形成针状相。以此来调控其铸态组织中第二相的含量，甚至是种类，进而影响态中存在的析出相，在保证其具有良好的半固态压铸性能的前提下，显著提升其强度，从而成为下一代超高强高导热可半固态挤压铸造铝合金。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种超高强高导热可半固态挤压铸造铝合金，该合金包括Si：5wt％-8wt％；Cu：1.5wt％-3.0wt％；Fe：1.0wt％-1.5wt％；Mg：0.05wt％-0.5wt％，P：0.03wt％-0.5wt％，其余杂质控制在0.05wt％以下，余量为Al。

优选的，所述的合金中Cu以纯铜的形式添加，具体是：将市售纯铜加工为边长为10mm的立方体，用金属铝箔将其全部包裹其中，预热至300-400℃，再投入铝液中。

优选的，所述的合金中Fe以Al-Fe中间合金的形式添加(例如Al-20Fe):将市售Fe中间合金预压成厚度为2-3mm的薄片状板，再投入铝液中。

优选的，所述的Mg以单质形式添加：将Mg单质加工为边长为10mm的立方体，金属铝箔将其全部包裹其中，预热至200-250℃，用压板在300-500Mpa压力下将其完全压入铝液中。