[发明专利]一种Al-Sc合金车载电池包及其生产方法

说明书

一种Al‑Sc合金车载电池包及其生产方法，属于铝合金领域。该Al‑Sc合金车载电池包包括的成分及其质量百分比为：Si：0.50‑0.9％，Fe≤0.35％，Cu≤0.30％，Mn≤0.50％，Mg：0.40‑0.7％，Cr≤0.30％，Zn≤0.20％，Ti≤0.10％，Mn+Cr：0.12‑0.50％，Sc：0.2‑0.4％，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％，余量为Al。其生产方法为：备料、熔铸、多级均质、挤压、在线淬火、校直、时效和冷弯折、激光填丝焊接。其提高了材料热加工性能和材料强度，材料生产效率、降低了型材壁厚和框架重量、改善了机体晶粒大小、强度均匀性，促进冷弯折尺寸偏差统一性和成品率提升、以及降低输入和热影响区大小，提高焊后强度和接头系数。

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，具体涉及一种Al-Sc合金车载电池包及其生产方法。

背景技术

为提高环保生态环境，目前，汽车产业向轻量化、绿色化、新能源和清洁能源发展。当前新能源汽车主要以电池供电替代汽油为驱动，使用减少碳排放。为保证车载用电池在车辆行驶中安全、稳定的使用，以及安装与维护方便，通常多节电池以组的形式放置在金属框架内，形成电池包总成。因此，在相同电池技术条件下，电池包用金属框架重量直接影响新能源汽车能耗和最大行驶里程。

目前，电池包金属框架材料采用传统6XXX系铝合金型材，型材及框架制造过程为：熔铸-均质-挤压-固溶-时效-冷弯折-MIG焊接。在传统合金和生产工艺下框架具有如下问题：1)型材米重大、机械性能低且生产效率低。受传统铝合金热加工性和室温机械性能影响，只可生产壁厚为2.5mm或以上型材，才能保证框架安全性所需受力需求，且型材生产速率最高只能达到5m/min；2)冷弯折问题多。一是因型材基体晶粒粗大，导致冷弯折时易出现橘皮和裂纹缺陷，进而使得冷弯折加工废品率高；二是型材经冷弯折后变形不一致。一方面，采用单级均质制度，使得合金元素扩散不充分，未对铸造过程产生的成分偏析良好减轻及消除，致使材料性能不均匀。另一方面，在预拉伸阶段，弯折设备采用力值自动判定变形量，因材料性能波动性，易产生误判，致使拉弯工艺不稳定。3)焊缝强度低，即接头系数小。采用MIG焊接技术，因其热出入量较大，使得焊缝较宽，热影响区较大，强度较低，易对电池包整体强度和安全性产生影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种Al-Sc合金车载电池包及其生产方法，其通过对6XXX系合金加入Sc元素的成分设计及优化角度出发，通过对熔铸、多级均质、挤压、热处理、弯折和焊接工艺适当调整，提高材料热加工性能和材料强度，提高材料生产效率、降低型材壁厚和框架重量、改善机体晶粒大小、强度均匀性，促进冷弯折尺寸偏差统一性和成品率提升、以及降低输入和热影响区大小，提高焊后强度和接头系数。本发明所公开的一种Al-Sc合金车载电池包的生产方法，通过Al-Sc合金主添加元素包括Si、Mg、Sc元素，其他合金元素包括Mn、Cr、Cu等元素，根据不同性能需求，对成分范围进行适当调整，当合金含量处于某一定范围时，有助于提高材料综合性能。

本发明采用以下技术方案:

本发明的一种Al-Sc合金车载电池包，包括的成分及各个成分的质量百分比为：Si：0.50-0.9％，Fe≤0.35％，Cu≤0.30％，Mn≤0.50％，Mg：0.40-0.7％，Cr≤0.30％，Zn≤0.20％，Ti≤0.10％，Mn+Cr：0.12-0.50％，Sc：0.2-0.4％，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％，余量为Al。

所述的一种Al-Sc合金车载电池包，其抗拉强度为326MPa～349MPa，抗拉强度标准差为3.03MPa～3.59MPa，抗拉强度变异系数为0.9～1.1％，屈服强度为313～333MPa，屈服强度标准差为5.87～6.53MPa，屈服强度变异系数为1.83～2.02％，延伸率均值为11.2～13.5％，延伸率标准差为：0.34～0.36％，延伸率变异系数：2.67～3.04％，型材微观晶粒度为6～7.5级，焊接后抗拉强度为238MPa～295MPa，接头系数为0.73～0.88。