原标题：大连亚明：AlSi12(Fe)(a)与AlSi10MnMg合金压铸件在长期热环境下的力学性能

铝合金由于具有良好的成形性、可加工性、焊接性和非常好的耐腐蚀性，在工业中得到广泛应用。未来几年，电动汽车的铝消耗量将持续增加，体现在车身部件和电池容器中。电池外壳采用压铸铝合金件，如AlSi10MnMg合金零件。不同的研究者发现，铝合金高压压铸特别适合一体化零件整体成形。熔炼和铸造过程中不可避免引入Fe, 尤其是在使用废料和回收材料时。Fe是Al-Mg和Al-Mg-Mn合金中改善力学性能的有利元素。Fe显著提高了合金的屈服强度，但明显降低了伸长率。也有研究发现，Si含量的增加改善铸造合金的强度，但会降低硬度，同时降低铝合金的塑性。研究表明，低压和低温使孔隙率增加，促进富铁金属间化合物的形成，改变α-Al相的形态，恶化合金力学性能。压铸工艺参数与合金元素之间的相互作用对合金拉伸性能有显著影响。

目前，合金元素及压铸工艺条件对力学性能的影响，主要研究集中于短期生产过程。考虑零件的独特使用环境，讨论长期热环境对铝合金力学性能的影响的报道较少。因此，本研究对AlSi12(Fe)(a)合金和AlSi10MnMg合金试样在500h×120℃热处理后的力学性能进行比较，研究薄壁铝合金高压压铸件在长期热环境下的力学性能稳定性，可为此类新能源汽车薄壁压铸件的设计与优化提供参考。选择经过500h×120℃预处理的试样和普通试样进行力学性能测试。尽管预处理后AlSi12(Fe)(a)合金试样的力学性能发生了变化，但是没有衰减到材料标准值以下。预处理后AlSi10MnMg合金试样的抗拉强度与屈服强度有所提高，但伸长率降低，且低于材料的标准值。

图文结果

在制备阶段采用统一的试生产条件，根据实际生产条件调整压铸工艺参数，采用与压铸件同批次熔化的铝合金液体压铸而成。非夹紧部分应无划痕、麻面、冷隔、裂纹、夹杂物和表面孔洞等缺陷。两端应打磨平整，并去除进料口和渣包口，尺寸示意图见图1。根据零件交付状态的要求，不采用热处理。压铸机型号为UB350iC,铝液浇注温度为(680±10)℃,模温机温度为(200±10)℃、真空度为(40±10)kPa, 铸造压力为(95±10)MPa。使用FED-720烘箱进行预处理，预处理参数为500 h×120℃,并进行力学性能测试。实验室的环境条件设置为(23±5)℃和(50%±25%)(Rh为温度),分别测试6个AlSi12(Fe)(a)合金试棒和6个AlSi10MnMg合金试棒，其中，AlSi12(Fe)(a)合金的1号～3号试棒和AlSi10MnMg合金的1号～3号试棒未经预处理；两种合金的4号～6号试棒经预处理。使用K2012967数显游标卡尺测量试棒中部圆形截面的直径，使用E45.305电子万能试验机，测试试棒的力学性能。

表1 试验合金的化学成分（%）

图1 拉伸试样尺寸示意图

图2 AlSi12(Fe)(a)合金的力学性能

图3 AlSi10MnMg合金的力学性能

表2 AlSi12(Fe)(a)合金的力学性能

表3 AlSi10MnMg合金的力学性能

结论

通过表2和表3的测试结果可知，预处理前材料的力学性能符合DIN EN 1706标准。预处理后，尽管AlSi12(Fe)(a)合金的力学性能有所下降，但仍满足要求，但AlSi10MnMg合金的伸长率低于DIN EN 1706标准。

AlSi12(Fe)(a)合金是一种具有高导热性和良好流动性的共晶Al-Si合金，具有优异的铸造成形性，能够形成复杂的薄壁零件，能够满足新能源汽车电池组件的生产要求。AlSi10MnMg合金的热处理工艺会导致铸件变形和表面起泡问题，特别是随着压铸件体积增加，零件很难二次整形。因此，一方面，可以在铸态下直接使用非热处理压铸铝合金工艺，以避免上述问题，另一方面，减少零件热处理工艺也可以降低零件的制造成本。

电池在高功率运行时会产生更多热量，因此，新材料的应用和结构优化设计已成为提高新能源汽车电池模块散热能力的关键。由于铝合金具有良好的导热性、加工性、低成本、环保和低密度等特点，可以实现新能源汽车电池模块的小型化和轻量化，同时保持新能源汽车蓄电池模块的高散热能力，被广泛用于散热器、承载板、支架、接线盒、前盖，以及其他新能源汽车零部件。

本文作者：
张作伟 方建儒 张世恩
大连亚明汽车部件股份有限公司
张作伟
大连交通大学连续挤压教育部工程技术研究中心
本文来源：《特种铸造及有色合金》杂志