PRODAX铝合金在新能源汽车电池托盘的应用

　　PRODAX铝合金板材技术报告

　　一、材料基本概况

　　PRODAX是加拿大铝业集团（现为力拓铝业）研发的高性能铝锂合金系列，属于第三代Al-Cu-Li合金（对应美国AA2000系列）。该材料通过锂元素添加（1.0-2.5wt%）实现显著减重效果，同时保持优异损伤容限性能，主要应用于新一代航空结构件。

　　PRODAX化学成分：

　　铬(Cr)≤0.04

　　锆(Zr)0.08～0.15

　　锌(Zn)5.7～6.7

　　硅(Si)≤0.12

　　铁(Fe)0.000～0.150

　　锰(Mn)≤0.10

　　镁(Mg)1.9～2.6

　　钛(Ti)≤0.06

　　铜(Cu)2.0～2.6

　　铝(Al) 余量

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　PRODAX铝棒力学性能：

　　密度：20℃(68℉)时为 2.83g/cm3(0.102lb/in3)。

　　退火温度 415℃(775℉)

　　固溶温度 475℃(890℉)

　　时效温度 120-175℃(250-350℉)

　　注 ：管材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：所有壁厚

　　PRODAX铝合金热处理工艺

　　1、熔炼

　　PRODAX合金特点是含Mn，Mn是难熔金属，熔炼温度应控制在740-760℃。取样前均匀搅拌两次以上，保证金属完全熔化、温度准确、成分均匀。搅拌后在铝液深度的中部、炉膛左右两侧各取一个样进行分析，分析合格后即可转炉。

　　2、净化与铸造

　　熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行喷粉、喷气精炼，精炼温度735-745℃，时间15分钟，精炼完后静置30分钟。通过此过程除气、除渣、净化熔体。　熔

　　铸时在铸模至炉口间有两道过滤装置，炉口有泡沫陶瓷过滤板(30PPI)过滤，铸造前用14目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣。

　　三、物理性能参数

　　性能测试条件典型值

　　密度20℃2.70 g/cm³（比传统铝材轻6-8%）

　　弹性模量室温78 GPa（比常规铝材高10%）

　　热膨胀系数20-100℃21.4×10⁻⁶/K

　　热导率25℃120 W/(m·K)

　　比刚度-28.9 GPa·cm³/g

　　四、机械性能（T8X状态）

　　1. 标准性能

　　text复制代码硬度：HB 135-155   抗拉强度：480-520 MPa   屈服强度：420-460 MPa   延伸率：≥8%断裂韧性：K₁c ≥ 35 MPa·√m

　　2. 不同状态性能对比

　　热处理状态抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)

　　T3 (自然时效)440-470290-32012-15

　　T8X (人工时效)490-520430-4607-10

　　T87 (过时效)450-480380-41010-13

　　五、热处理工艺规范

　　1. 标准处理流程

　　固溶处理：

　　515-525℃×1h/25mm

　　水淬（冷却速率>100℃/s）

　　预变形+时效：

　　冷轧变形2-5%

　　T8X：155℃×18-24h

　　T87：175℃×12h

　　2. 特殊处理工艺

　　双级时效：

　　先100℃×12h

　　后160℃×24h

　　改善抗应力腐蚀性能

　　形变热处理：

　　固溶→温轧(200℃)→时效

　　强度提升8-12%

　　六、典型应用领域

　　1. 航空航天

　　飞机机身蒙皮（减重效果达15%）

　　航天器燃料贮箱

　　卫星结构框架

　　直升机传动舱盖

　　2. 国防

　　导弹壳体结构

　　装甲车辆顶盖

　　无人机机翼

　　雷达天线支架

　　3. 高端运输

　　磁悬浮列车车体

　　超级跑车底盘

　　高速船甲板

　　航天返回舱结构

　　七、焊接技术要点

　　1. 焊接工艺规范

　　text复制代码推荐方法：搅拌摩擦焊(FSW)焊接速度：50-150 mm/min旋转速度：800-1200 rpm焊后处理：需局部时效恢复性能

　　2. 焊接接头效率

　　性能母材(T8X)FSW接头MIG接头

　　抗拉强度(MPa)500460380

　　屈服强度(MPa)440400320

　　延伸率(%)864

　　八、耐环境性能

　　1. 腐蚀试验数据

　　测试项目标准方法结果评价

　　盐雾试验ASTM B1172000h无穿孔腐蚀

　　SCC试验ASTM G47阈值应力320MPa

　　氢脆敏感性ISO 15324安全阈值>500MPa

　　2. 表面处理方案

　　阳极氧化：

　　硼阳极氧化(BSAA)

　　膜厚10-15μm

　　击穿电压>300V

　　复合涂层：

　　底漆：环氧聚酰胺

　　中间层：铬酸盐转化

　　面漆：聚硅氧烷