【技术实现步骤摘要】
本申请涉及铝合金材料加工，具体而言，涉及一种al-mg-si系高导电铝合金材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着新能源汽车和太阳能光伏等绿色能源产业的迅猛发展，对于高性能导电材料的需求也随之增加。铜作为传统的导电材料，虽然具有优异的导电性，但由于资源有限和价格高昂，人们开始寻求替代方案。铝合金因其轻质、低成本和良好的导电性能，逐渐成为替代铜的理想选择。在新能源汽车领域，随着电动汽车的快速普及，对于电池连接器、电机绕组等关键部件的导电材料提出了更高的要求。同时，在太阳能光伏产业中，随着装机容量的不断扩大，对于导电框架和连接线的需求也在不断增加。这些应用对导电材料的导电率和机械强度都提出了较高的要求。
2、然而，传统的al-mg-si系铝合金虽然具有一定的导电性，但为了进一步提高其导电性能，通常需要通过添加合金元素和进行热处理来实现。这一过程中，如何平衡合金的导电性和机械强度成为了关键问题。过去的研究主要集中在细化晶粒和热处理工艺上，但往往难以同时满足高导电率和高强度的需求。
3、本专利技术提出了一种高导电铝合金材料及其制备方法，通过精细控制合金的微观结构和相特征，实现了导电率和强度的优化平衡。该材料不仅具有高于传统铝合金的导电率，同时还保持了良好的机械性能，使其能够满足新能源汽车和太阳能光伏等领域对高性能导电材料的需求。通过本专利技术的技术，可以实现导电材料的轻量化和成本降低，为绿色能源产业的发展提供了有力的材料支撑。
4、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路b>
1、本申请的目的在于提供一种高导电铝合金材料及其制备方法和应用。
2、本专利技术是这样实现的：
3、第一方面，本专利技术提供一种高导电铝合金材料，其特征在于，所述铝合金属于al-mg-si系，其微观结构具有以下特征：其微观结构中分布着细小且均匀的再结晶晶粒和沿变形方向延伸的未再结晶晶粒，其中再结晶晶粒的比例为30%至50%，且再结晶晶粒的尺寸小于5μm；晶粒主要呈现沿变形方向的<111>取向和垂直于变形方向的<100>取向；在晶粒内部，沿<001>al和<111>al的三个等效方向析出针状的β″沉淀相，其直径小于10 nm，长度小于100 nm；在<001>al晶粒的晶界处析出球形β′和/或β沉淀相；晶内位错密度小于2.5×1014 m-2；所述铝合金的总电阻率（ ρtotal）小于29.5nωm，其电导率在58%至60%iacs范围内。
4、第二方面，本专利技术提供一种高导电铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：提供合金原料，其中合金元素的浓度满足特定的范围；将合金原料进行熔炼和铸造，以形成铸件；对铸件进行均匀化热处理，以获得均质铸件；将均质铸件进行压力加工处理，以获得铝材；对铝材进行固溶处理，以获得固溶处理后的铝材；可选地，对固溶处理的铝材进行预人工时效处理；可选地，对固溶处理的铝材进行冷加工处理；将经过固溶处理的铝材或经过固溶处理后进行预人工时效处理的铝材或经过固溶处理后进行冷加工处理的铝材或经过固溶处理、预人工时效处理和冷加工处理的铝材进行人工时效处理。
5、第三方面，本专利技术还提供了如上述实施方式所述的高导电铝合金材料在新能源汽车的电气连接部件、光伏太阳能电池板的导电框架、电池储能系统的导电连接器、风力发电装置的导电部件等领域的应用。
6、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：提供了一种具有高电导率和优异机械强度的al-mg-si系高导电铝合金材料，通过优化合金的微观结构和相特征，实现了电阻率的降低和导电性能的提升，从而满足新能源汽车和太阳能光伏等领域对高性能导电材料的需求。同时，该技术以简单的工艺流程、节能环保的特点，实现导电材料的轻量化和成本降低，为绿色能源产业的发展提供了有力的材料支撑。
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1.一种高导电铝合金材料，其特征在于，所述铝合金属于Al-Mg-Si系，其微观结构具有以下特征：其微观结构中分布着细小且均匀的再结晶晶粒和沿变形方向延伸的未再结晶晶粒，其中再结晶晶粒的比例为30％至50％，且再结晶晶粒的尺寸小于5μm；晶粒主要呈现沿变形方向的<111>取向和垂直于变形方向的<100>取向；在晶粒内部，沿<001>Al和<111>Al的三个等效方向析出针状的β″沉淀相，其直径小于10nm，长度小于100nm；在<001>Al晶粒的晶界处析出球形β′和/或β沉淀相；晶内位错密度小于2.5×1014m-2；所述铝合金的总电阻率(ρtotal)小于29.5nΩm，其电导率在58％至60％IACS范围内。
2.根据权利要求1所述的一种高导电铝合金材料，其特征在于所述的总电阻率(ρtotal)由母体金属(ρbase)、位错(ρdisl)、晶界(ρGB)以及合金溶质原子(ρss)和沉淀相(ρprecip)的贡献之和构成，满足以下关系式：
3.根据权利要求1所述的一种高导电铝合金材料，其特征在于
4.根据权利要求1所述的一种高导电铝合金材料，其特征在于采用以下五种人工时效处理工艺之一来优化合金的电导率和强度：
5.一种高导电铝合金材料的制备方法，其特征在于依次进行以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种高导电铝合金材料的制备方法，其特征在于合金熔炼后的氢含量应低于0.15ml/100gAl。
7.根据权利要求5所述的一种高导电铝合金材料的制备方法，其特征在于均匀化热处理制度为在500℃至550℃的温度范围内进行处理，持续时间为6至10小时。
8.根据权利要求5所述的一种高导电铝合金材料，其特征在于压力加工为挤压或轧制中的任一种，若采用挤压变形，挤压比为20至80，若采用轧制变形，轧制变形量为60％至85％。
9.根据权利要求5所述的一种高导电铝合金材料的制备方法，其特征在于预人工时效处理在160℃至180℃的温度范围内进行处理，持续时间为1至5小时。
10.权利要求1所述的高导电铝合金材料的应用，其特征在于，所述的高导电铝合金材料主要应用于新能源汽车的电气连接部件、光伏太阳能电池板的导电框架、电池储能系统的导电连接器、风力发电装置的导电部件等领域。
...【技术特征摘要】
1.一种高导电铝合金材料，其特征在于，所述铝合金属于al-mg-si系，其微观结构具有以下特征：其微观结构中分布着细小且均匀的再结晶晶粒和沿变形方向延伸的未再结晶晶粒，其中再结晶晶粒的比例为30％至50％，且再结晶晶粒的尺寸小于5μm；晶粒主要呈现沿变形方向的<111>取向和垂直于变形方向的<100>取向；在晶粒内部，沿<001>al和<111>al的三个等效方向析出针状的β″沉淀相，其直径小于10nm，长度小于100nm；在<001>al晶粒的晶界处析出球形β′和/或β沉淀相；晶内位错密度小于2.5×1014m-2；所述铝合金的总电阻率(ρtotal)小于29.5nωm，其电导率在58％至60％iacs范围内。
2.根据权利要求1所述的一种高导电铝合金材料，其特征在于所述的总电阻率(ρtotal)由母体金属(ρbase)、位错(ρdisl)、晶界(ρgb)以及合金溶质原子(ρss)和沉淀相(ρprecip)的贡献之和构成，满足以下关系式：
3.根据权利要求1所述的一种高导电铝合金材料，其特征在于当合金中的mn、cr、ti的总量低于0.015％时，不添加b，当总量超过0.015％时，b的加入量x％是按照mn、cr、ti与...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜海涛，高盼盼，
申请(专利权)人：上海爱诺金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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