材料科学技术进展

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1、锂电池外壳用铝合金材料的进展一、引言铝是元素周期表中第三周期主族元素，原子序数为13，原子量为26.9815。铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7g/cm3，约为铜或钢的1/3；因此，铝合金被公认为是未来汽车轻量化的理想材料之一。此外，铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性以及表面处理性能等也比较好。因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用。二、铝合金的分类向铝中加入某种或几种元素后即构成铝合金。铝合金对

2、于纯铝可以提高强度、硬度，除固熔强化外，有些铝合金还可以热处理强化，使有些铝合金的抗拉强度可超过600MPa，与低碳钢相当，强度与密度则胜过某些合金钢。（1）按铝合金的成分、加工特点和性能，铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金两大类，其中形变铝合金又分为防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝4类。形变铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下3种方法进行分类。a.按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg

3、系合金）。b.按合金性能和用途可分为：工业纯铝、成形铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。c.按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），Al-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si合金（6×××系），Al-Zn-Mg合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。铝合金特点及应用实例如表1所示。表1铝合金特点及应用实例基本特性主要特点主要应用领域举例

4、质量轻铝的密度为2.7g/dm3，约为铜或铁的1/3，是轻量化的良好材料。用于制造飞机、航天器、轨道车辆、汽车、船舶、桥梁、高层建筑、重型机械部件和质量轻的容器等。强度好铝的力学性能不如钢铁，但它的比强度高，可以添加铜、镁、锰、铬等合金元素，制成铝合金，再经热处理，而得到很高的强度。铝合金的强度比普通钢好，也可以和特殊钢媲美。用于制造桥梁（特别是吊桥、可动桥）、飞机、压力容器、集装箱、建筑结构材料、小五金等。加工容易铝的延展性优良，易于挤出形状复杂的中空型材和适于拉伸加工及其他各种冷热塑性成形。受力结构部件框架，一般用品及各种容器、光学仪器及其他形状复杂的精密零件。美观、适于各种

5、表面处理铝及其合金的表面有氧化膜，呈银白色，相当美观。如果经过氧化处理，其表面的氧化膜更牢固，而且还可以用着色和喷涂等方法，制造出各种颜色和光泽的表面。建筑用壁板、器具装饰、装饰品、标牌、门窗、幕墙、汽车和飞机蒙皮、仪表外壳及室内外装修材料等。导热、导电性好导热、导电率仅次于铜，约为钢铁的3～4倍。电线、母线接头、锅、电饭锅、热交换器、汽车散热器、电子元件等。对光、热、电波的反射性好对光的反射率，抛光铝为70%，高纯度铝经过电解抛光后为94%，比银（92%）还高。铝对热辐射和电波也有很好的反射性能。照明器具、反射镜、屋顶瓦板、抛物面天线、冷藏库、冷冻库、投光器、冷暖器的隔热材料。

6、没有磁性铝是非磁性体。船上用的罗盘、天线、操舵室的器具等。耐低温铝在温度低时，它的强度反而增加而无脆性，因此它是理想的低温装置材料。冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、氧及氢的生产装置。使用铝合金冲压成型主要是解决已有的锂电池采用工程塑料外壳需做的厚、重才能满足电池的气胀问题，纯铝外壳只能用于小容量的电池外壳，铝塑膜软包装使用不便，寿命短，不锈钢外壳不耐腐蚀，不抗老化，影响使用寿命的问题。而铝合金外壳具有重量轻,加工简单,实用性强,对抗腐蚀性和氧化性效果好,可使用性接口特点良好,加工性好,不怕电池的气胀,电池使用寿命长等一系列的优点。三、合金冲压工艺制定要求在级进拉深钣金模设计中，当金

7、属壳体最大深/径比小于1．2时，用于生产此金属壳体的级进模一般常采用条料送进的方式。而当其最大深/径比大于1．2时，如果仍采用条料的送进方式，不仅因条料宽度的变化而造成送进困难，而且还因每步拉深均由于压边力的作用而成为变薄拉深，变薄拉深会使壳体材料变硬变脆，所以，越到后面工位就越容易出现中间拉断或“掉底”。尤其是对于非圆形壳体的拉深，这种现象更为明显。因此，对于最大深/径比大于1．2的金属壳体拉深一般不采用条料送进的方式，而采用“机械手”送进，如此可做到送进平稳，避免中间拉断或“