铝合金动力电池壳的制备方法

权利要求书： 1.一种铝合金动力电池壳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：制备用于动力电池壳成型的铝合金粉末，所述铝合金粉末成分配比，以质量百分数计为：Mg：3.0 5.5%，Zr：0.15 1.25%，Mn：0.7 1.2%，Si：0.1 1.5%，Sc：0.15 0.75%，Zn≤~ ~ ~ ~ ~

0.5%，Ti：≤0.5%，Fe：≤0.4%，Er≤0.5%，Y≤0.5%，其余为Al及不可去除的杂质元素；

步骤2：根据动力电池包的尺寸及结构，设计动力电池壳的尺寸及形状，通过三维建模软件进行建模，得到动力电池壳模型；

步骤3：将动力电池壳模型文件转换为stl格式，通过切片软件定义打印方向，确定打印层数及间距，获得切片文件；

步骤4：将切片文件导入3D打印机，输入打印参数进行3D打印，得到第一动力电池壳；

步骤5：将第一动力电池壳进行热等静压处理，得到第二动力电池壳；

步骤6：对第二动力电池壳进行1 3次喷砂处理，得到动力电池壳；

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所述热等静压的温度为320 520℃，压力为60 150MPa，时间为2 6h；通过热等静压促~ ~ ~进铝合金微观组织中弥散相Al3Sc、Al3(Sc,Zr），Al3Zr的析出；

所述铝合金动力电池壳的抗拉强度≥400MPa，屈服强度≥350MPa，延伸率≥15%，致密度≥99.5%，壁厚≤1.3mm；

所述铝合金动力电池壳的强度是现有3系铝合金动力电池壳的1.5倍以上，减重30%以上。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5中，所述热等静压的温度为360

520℃，压力为60 150MPa，时间为2 6h。

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3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括：S11：按照铝合金成分配比称取一定量的纯金属铸锭和/或合金锭；

S12：通过真空熔炼纯金属铸锭和合金铸锭，获得预合金铸锭；

S13：将预合金铸锭通过雾化制粉，获得预合金粉末；

S14：将预合金粉末通过筛网进行分筛处理，获得满足尺寸和形状要求的预合金粉末；

S15：对筛分获得的满足尺寸和形状要求的预合金粉末进行真空干燥处理，获得铝合金粉末。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S13中，所述雾化制粉通过氩气雾化法完成，雾化压力为1.5 4.5MPa，雾化温度为700 850℃。

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5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2包括：S21：根据动力电池包的尺寸及结构，设计目标动力电池壳的尺寸及形状；

S22：根据目标动力电池壳的尺寸和形状，使用建模软件的草图工具，在平面上绘制动力电池壳的基本形状和尺寸；

S23：使用建模软件的特征工具，将草图转化为三维实体，得到第一动力电池壳模型；

S24：使用有限元仿真软件进行模拟仿真，对第一动力电池壳模型的应力场、应变场及质量进行模拟分析；

S25：根据模拟分析结果，判断模型分析结果是否满足停止迭代条件，若满足，则确定动力电池壳模型，若不满足，则对第一动力电池壳模型进行结构优化，得到第二动力电池壳模型；

S26：对第二动力电池壳模型的应力场，应变场及质量进行模拟分析，根据模拟分析结果，判断模型分析结果是否满足停止迭代条件，若满足，则确定第二动力电池壳模型为最终动力电池壳模型，若不满足，则对第二动力电池壳模型进行结构优化，重复进行模拟分析，直至经过N次迭代得到的第N动力电池壳模型满足停止迭代条件，则为最终动力电池外壳模型。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S25中，所述停止迭代条件为：同时满足第N动力电池壳模型的等效应力与目标动力电池壳应力比值≥1，第N动力电池壳模型内尺寸与目标动力电池壳内尺寸的公差≤0.1，第N动力电池壳模型与目标动力电池壳质量比≤0.7。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述3D打印为选择性激光熔化，将选择性激光熔化设备的基板进行预热，预热温度为50 320℃。

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8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述选择性激光熔化参数为：扫描功率为200 400W，扫速为400 1200mm/s，铺粉厚度为0.03 0.1mm，扫描间距为0.09 0.2mm。

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9.根据权利要求1?8任一项所述的制备方法所制备的铝合金动力电池壳。

说明书： 一种铝合金动力电池壳的制备方法技术领域[0001] 本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种铝合金动力电池壳的制备方法。背景技术[0002] 随着碳高峰的来临及油价的上涨，新能源汽车在近年来发展迅速，在未来有望取代燃油汽车，然而新能源汽车的续航里程不足，成为限制其发展的主要问题。新能源汽车续航里程和其整备质量密切相关，据统计，新能源汽车整备质量每减少100公斤，续航里程就能提升10?11%。其中，动力电池包系统重量占整车20%以上。在动力电池系统中，电池壳占系统总重量的约20?30%，其主要作用是承载和保护电池模块，因而需要具备一定的强度，从而保护动力电池在受到外界碰撞、挤压时不会损坏。在保证电池系统功能安全和车辆整体安全的前提下，电池壳的轻量化已经成为电池系统主要改进方向之一。[0003] 目前，电池壳的轻量化主要发展方向为结构轻量化和材料轻量化，由于现阶段电池壳主要通过挤压、冲压一体化或焊接成型，需要配置合适的模具，这导致电池壳的结构优化难以产业化。在材料轻量化中目前主要选用高强钢、铝合金、碳纤维等材料来替代低合金钢，碳纤维材料虽然密度轻，然而成本极高，批量化生产具有一定的难度；高强钢虽然可以通过减薄壁厚，在一定程度上减轻电池壳的重量，但是由于其密度高，减重并不明显，并且焊接过程中容易变形及应力集中；铝合金质量较轻，无毒，导热性好，阻燃性等级可达F0，是一种较为理想的选材。[0004] 现阶段铝合金电池壳主要通过3系铝合金焊接或冲压成型，其中以冲压成型为主，3系铝合金拉伸强度约为135 260MPa，屈服强度通常低于200MPa,延伸率通常不超过~

10%。受3系铝合金强度的限制，动力电池壳的厚度通常较大，其壁厚通常不低于2mm，质量较重并且冲压过程中尖角处容易开裂，成品率较低；此外冲压工艺需要配套模具，厂房占地面积大，不便电池壳的后续结构优化。因而，亟需一种铝合金动力电池壳的制备方法，进一步实现动力电池壳减重。

发明内容[0005] 鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种铝合金动力电池壳的制备方法，用以解决现有铝合金动力电池壳过重，现有制备方法无法实现动力电池壳进一步减重的问题。[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：[0007] 本发明提供了一种铝合金动力电池壳的制备方法，包括以下步骤：[0008] 步骤1：制备用于动力电池壳成型的铝合金粉末，所述铝合金粉末成分配比，以质量百分数计为：Mg：3.0 5.5%，Zr：0.15 1.25%，Mn：0.51 2.0%，Si：0.1 1.5%，Sc：0.15~ ~ ~ ~ ~0.75%，Zn≤0.5%，Ti≤0.5%，Fe≤0.4%，Er≤0.5%，Y≤0.5%，其余为Al及不可去除的杂质元素；

[0009] 步骤2：根据动力电池包的尺寸及结构，设计动力电池壳的尺寸及形状，通过三维建模软件进行建模，得到动力电池壳模型；[0010] 步骤3：将动力电池壳模型文件转换为stl格式，通过切片软件定义打印方向，确定打印层数及间距，获得切片文件；[0011] 步骤4：将切片文件导入3D打印机，输入打印参数进行3D打印，得到第一动力电池壳；[0012] 步骤5：将第一动力电池壳进行热等静压处理，得到第二动力电池壳；[0013] 步骤6：对第二动力电池壳进行1 3次喷砂处理，得到动力电池壳。~

[0014] 进一步地，步骤5中，所述热等静压的温度为320 520℃，压力为60 150MPa，时间~ ~为2 6h。

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[0015] 进一步地，所述步骤1包括：[0016] S11：按照铝合金成分配比称取一定量的纯金属铸锭和/或合金锭；[0017] S12：通过真空熔炼纯金属铸锭和合金铸锭，获得预合金铸锭；[0018] S13：将预合金铸锭通过雾化制粉，获得预合金粉末；[0019] S14：将预合金粉末通过筛网进行分筛处理，获得满足尺寸和形状要求的预合金粉末；[0020] S15：对筛分获得的满足尺寸和形状要求的预合金粉末进行真空干燥处理，获得铝合金粉末。[0021] 进一步地，步骤S13中，所述雾化制粉通过氩气雾化法完成，雾化压力为1.5~4.5MPa，雾化温度为700 850℃。

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[0022] 进一步地，所述步骤2包括：[0023] S21：根据动力电池包的尺寸及结构，设计目标动力电池壳的尺寸及形状；[0024] S22：根据目标动力电池壳的尺寸和形状，使用建模软件的草图工具，在平面上绘制动力电池壳的基本形状和尺寸；[0025] S23：使用建模软件的特征工具，将草图转化为三维实体，得到第一动力电池壳模型；[0026] S24：使用有限元仿真软件进行模拟仿真，对第一动力电池壳模型的应力场、应变场及质量进行模拟分析；[0027] S25：根据模拟分析结果，判断模型分析结果是否满足停止迭代条件，若满足，则确定动力电池壳模型，若不满足，则对第一动力电池壳模型进行结构优化，得到第二动力电池壳模型；[0028] S26：对第二动力电池壳模型的应力场，应变场及质量进行模拟分析，根据模拟分析结果，判断模型分析结果是否满足停止迭代条件，若满足，则确定第二动力电池壳模型为最终动力电池壳模型，若不满足，则对第二动力电池壳模型进行结构优化，重复进行模拟分析，直至经过N次迭代得到的第N动力电池壳模型满足停止迭代条件，则为最终动力电池外壳模型。[0029] 进一步地，步骤S25中，所述停止迭代条件为：同时满足第N动力电池壳模型的等效应力与目标动力电池壳应力比值≥1，第N动力电池壳内尺寸与目标动力电池壳内尺寸的公差≤0.1，第N动力电池壳与目标动力电池壳质量比≤0.7。[0030] 进一步地，步骤4中，所述3D打印为选择性激光熔化，将选择性激光熔化设备的基板进行预热，预热温度为50 320℃。~

[0031] 进一步地，所述选择性激光熔化参数为：扫描功率为200 400W，扫速为400~ ~

1200mm/s，铺粉厚度为0.03 0.1mm，扫描间距为0.09 0.2mm。

~ ~

[0032] 进一步地，步骤S11中，所述铝合金成分配比，以质量百分数记为：Mg：3.7 5.5%，~Zr：0.15 1.25%，Mn：0.7 2.0%，Si：0.1 1.5%，Sc：0.15 0.7%，Zn≤0.5%，Ti≤0.5%，Fe≤~ ~ ~ ~

0.4%，Er≤0.5%，Y≤0.5%，其余为Al及不可去除的杂质元素。

[0033] .本发明还提供了一种根据上述制备方法所制备的铝合金动力电池壳。[0034] 与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：[0035] 1、本发明通过控制铝合金动力电池壳成分配比和3D打印工艺一体成型动力电池壳，避免冲压过程中铝合金的开裂；同时，由于无需模具，除通过材料减重外，还可以通过结构设计进一步减重。[0036] 2、本发明通过3D打印工艺一体成型动力电池壳，工艺简单，实现动力电池壳减重的同时降低了厂房面积需求；此外，由于整个过程基本都在封闭环境中进行，因此工作环境更为“绿色化”；同时，后期修复方便，利用率高。[0037] 3、本发明通过控制铝合金动力电池壳成分配比和3D打印工艺一体成型动力电池壳，获得的动力电池壳的抗拉强度≥410MPa，屈服强度≥360MPa，延伸率≥15%，致密度≥99.5%，强塑性明显优于3系（铝锰合金），可以显著减少电池壳壁厚，电池壳壁厚可控制在

1.3mm以内，显著降低产品重量，减重率为30%以上。

[0038] 4、本发明通过热等静压技术消除了3D打印过程中产生的孔隙，提高了铝合金的致密度，提高合金的热疲劳性能；与热处理技术相比，热等静压处理过程可以对电池壳同时施加高温、高压，相对于热处理技术，铝合金晶粒的长大速度更缓慢，晶粒更细小，电池壳的强度更高；与热处理技术相比，本发明通过热等静压处理后合金的轻度更高，可以最大程度发挥材料的性能优势，从而进一步实现动力电池壳的减重；由于热等静压处理的铝合金具有良好的强韧性，还可提高电池壳的侧面碰撞安全性。[0039] 本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明[0040] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件；[0041] 图1为本发明实施例1铝合金动力电池壳形状示意图；[0042] 图2为本发明实施例1铝合金动力电池壳微观组织图；[0043] 图3为本发明对比例1铝合金动力电池壳微观组织图。具体实施方式[0044] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。[0045] 本发明提供了一种铝合金动力电池壳制备方法，包括以下步骤：[0046] 步骤1：制备用于动力电池壳成型的铝合金粉末，所述铝合金粉末成分配比，以质量百分数记为：Mg：3.0 5.5%，Zr：0.15 1.25%，Mn：0.51 2.0%，Si：0.1 1.5%，Sc：0.15~ ~ ~ ~ ~0.75%，Zn≤0.5%，Ti≤0.5%，Fe≤0.4%，Er≤0.5%，Y≤0.5%，其余为Al及不可去除的杂质元素；

[0047] 步骤2：根据动力电池包的尺寸及结构，设计动力电池壳的尺寸及形状，通过三维建模软件进行建模，得到动力电池壳模型；[0048] 步骤3：将动力电池壳模型文件转换为stl格式，通过切片软件定义打印方向，确定打印层数及间距，获得切片文件；[0049] 步骤4：将切片文件导入3D打印机，输入打印参数进行打印，得到第一动力电池壳；[0050] 步骤5：将第一动力电池壳进行热等静压处理，得到第二动力电池壳；[0051] 步骤6：对第二动力电池壳进行1 3次喷砂处理，得到动力电池壳。~

[0052] 现有铝合金电池壳主要通过3系铝合金（铝锰系合金）焊接或冲压成型，其中以冲压成型为主，3系铝合金拉伸强度约为135 260MPa，屈服强度通常低于200MPa，延伸率通~常不超过10%。受3系铝合金强度的限制，其壁厚较厚，通常不低于2mm，并且冲压过程中尖角处容易开裂，成品率较低；此外冲压工艺需要配套模具，厂房占地面积大，不便电池壳的后续结构优化。通过本发明的制备方法获得到的动力电池壳的抗拉强度≥410MPa，屈服强度≥360MPa，延伸率≥15%，致密度≥99.5%，可显著降低动力电池壳的重量，至少可实现30%减重；由于该本发明制备的动力电池壳强度较高，壁厚较小，有利于电池的散热；同时具有良好的强韧性，可有效保护动力电池。

[0053] 具体的，步骤1中，制备用于动力电池壳成型的铝合金粉末，包括以下步骤：[0054] S11：按照铝合金成分配比称取一定量的纯金属铸锭和/或合金锭；[0055] S12：通过真空熔炼纯金属铸锭和合金铸锭，获得预合金铸锭；[0056] S13：将预合金铸锭通过雾化制粉，获得预合金粉末；[0057] S14：将预合金粉末通过筛网进行分筛处理，获得满足尺寸和形状要求的预合金粉末；[0058] S15：对筛分获得的满足尺寸和形状要求的预合金粉末进行真空干燥处理，获得铝合金粉末。[0059] 0026.具体的，步骤S11中，所述纯金属锭包括Al锭，Mg锭、Zr锭、Mn锭、Zn锭、Ti锭、Er锭、Sc锭和Y锭；合金铸锭包括Al?Mg中间合金、Al?Si中间合金、Al?Sc中间合金、Al?Zn中间合金和Al?Ti中间合金，备用。[0060] 0027.对本发明中铝合金的成分配比限定理由进行说明，以下仅用%表示组成中的质量百分比：[0061] Mg：提高合金的耐蚀性能并降低铝合金的密度；固溶强化，可提高铝合金强度及屈服极限；研究表明，在铝合金基体中Mg元素含量质量分数每增加1%，合金强度提高30?35MPa，合金的密度降低约0.5%。Mg含量过高，晶界容易析出β相，且容易形成“黄烟”污染设备；因此，Mg含量控制在3.0 5.5%。

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[0062] Zr：变质元素，促进等轴晶的形成，降低铝合金打印开裂倾向，当含量低于0.15%无法改性铝合金的打印成形性，超过1.25%后对铝合金的打印成形性改善有限，显著提高铝合金的密度；因此，Zr含量控制在0.15 1.25%。~

[0063] Mn：提高铝合金的强度，Mn含量每增加0.1%，合金的强度提高5 7MPa，锰含量过多~时，会形成粗大的硬脆Al6Mn相，损害铝合金的韧性，因此Mn含量控制在0.51~2.0%。

[0064] Si：变质元素，降低铝合金打印开裂倾向，从而减少Zr及Sc的添加，含量过低无法改善其打印性能，含量过高会导致Si沿着晶界网状析出，影响材料的韧性，因此，Si含量控制在0.1 1.5%。~

[0065] Sc：变质元素，降低铝合金打印开裂倾向，从而使铝合金兼具良好的成形性，超过0.75%后使得铝合金改善效果变化微弱，且会增加材料成本；因此，Sc含量控制在≤0.75%。

[0066] Zn：提高铝合金的耐蚀性能，通常将其含量控制在0.5%以下。[0067] Ti：脱氧元素，控制铝合金的氧含量，含量过高容易析出脆性相，通常将其含量控制在0.5%以下。[0068] Fe：提高铝合金的再结晶温度及合金的强度，但含量过高会损害合金的耐蚀性能及机械性能，通常将其控制在0.4%以下。[0069] Er和Y：变质元素，降低铝合金打印开裂倾向，从而使铝合金兼具良好的成形性，超过0.5%后提升铝合金的成形性效果不明显；因此，Er和Y含量均控制在≤0.5%。[0070] 优选地，步骤S11中，所述铝合金成分配比，以质量百分数记为：Mg：3.7 5.5%，Zr：~

0.15 1.25%，Mn：0.7 2.0%，Si：0.1 1.5%，Sc：0.15 0.7%，Zn≤0.5%，Ti≤0.5%，Fe≤0.4%，Er~ ~ ~ ~

≤0.5%，Y≤0.5%，其余为Al及不可去除的杂质元素。

[0071] 具体的，步骤12中，所述真空熔炼包括以下步骤：[0072] S121：将称好的Al锭放入真空中频感应炉的坩埚内，抽真空，当真空度小于时，开始加热并充入氩气使炉内处于正压环境；[0073] S122：按照铸锭熔点由高到低依次放入其他纯金属锭和/或合金铸锭，待完全熔化后，除气、搅拌、浇注获得预合金铸锭。[0074] 具体的，步骤S121中，以5 20℃/s的加热速率对Al锭进行加热，当炉内温度达到~700 850℃时停止加热，保温时间0.5?2h，在该温度范围内，Al锭完全熔化处于液体状态。

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[0075] 具体的，步骤S122中，按照铸锭熔点由高到低依次放入其他纯金属锭和合金铸锭，待合金铸锭完全熔化后，首先加入六氯乙烷除气，之后通过电磁搅拌，转速200?500r/min，使得各元素混合均匀，保温镇静30?40min后开始浇注，浇注温度700 850℃，浇注合金流量5~10Kg/min。

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[0076] 具体的，步骤是S13中，雾化制粉可以通过氮气雾化法、氩气雾化法，等离子旋转雾化法等实现；优选地，通过氩气雾化法完成雾化制粉，雾化压力为1.5 4.5MPa，雾化温度为~700 850℃。

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[0077] 具体的，步骤S14中，将预合金粉末通过100 1000目的筛网进行分筛处理，获得满~足尺寸和形状要求的预合金粉末，预合金粉末的尺寸为15 105μm，粉末形状为近球形或球~

形，从而可以保证粉末的流动性；优选地，预合金粉末的尺寸为15 53μm。

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[0078] 具体的，步骤S15中，在真空烘箱中，对筛分获得的满足尺寸和形状要求的预合金粉末进行真空干燥处理，烘干温度为100?140℃，烘干时间为2?8h；烘干温度过高，烘干时间过长会导致粉末表面氧化严重，烘干温度过低，时间过短，则无法完全去除粉末的水分，影响粉末的烧结活性。[0079] 具体的，步骤2中，根据动力电池包的尺寸及结构，设计动力电池壳的尺寸及形状，通过三维建模软件进行建模，得到动力电池壳模型；包括以下步骤：[0080] S21：根据动力电池包的尺寸及结构，设计目标动力电池壳的尺寸及形状；[0081] S22：根据目标动力电池壳的尺寸和形状，使用建模软件的草图工具，在平面上绘制动力电池壳的基本形状和尺寸；[0082] S23：使用建模软件的特征工具，将草图转化为三维实体，得到第一动力电池壳模型；[0083] S24：使用有限元仿真软件进行模拟仿真，对第一动力电池壳模型的应力场、应变场及质量进行模拟分析；[0084] S25：根据模拟分析结果，判断模型分析结果是否满足停止迭代条件，若满足，则确定动力电池壳模型，若不满足，则对第一动力电池壳模型进行结构优化，得到第二动力电池壳模型；[0085] S26：对第二动力电池壳模型的应力场，应变场及质量进行模拟分析，根据模拟分析结果，判断模型分析结果是否满足停止迭代条件，若满足，则确定第二动力电池壳模型为最终动力电池壳模型，若不满足，则对第二动力电池壳模型进行结构优化，重复进行模拟分析，直至经过N次迭代得到的第N动力电池壳模型满足停止迭代条件，则为最终动力电池外壳模型。[0086] 需要说明的是，所述停止迭代条件为：同时满足第N动力电池壳模型的等效应力与目标动力电池壳应力比值≥1，第N动力电池壳模型内尺寸与目标动力电池壳内尺寸的公差≤0.1，第N动力电池壳模型与目标动力电池壳质量比≤0.7。[0087] 具体的，步骤3中，将动力电池壳模型文件转换为stl格式，通过切片软件定义打印方向；通过动力电池壳模型尺寸，确定打印层数及间距，获得切片文件；通常，动力电池壳厚度方向为打印方向。[0088] 具体的，步骤4中，将切片文件导入3D打印机，输入打印参数进行打印，得到第一动力电池壳；使用前，需检查料槽，避免有异物在打印区域内；检查滤芯，避免滤芯堵塞。一般通过选择性激光熔化（SLM）将步骤1中制备的铝合金粉末成型为动力电池壳。参数为：扫描功率为200 400W，扫速为400 1200mm/s，铺粉厚度为0.03 0.1mm，扫描间距为0.09 0.2mm。~ ~ ~ ~

对选择性激光熔化设备的基板进行预热，预热温度为50 320℃，主要目的是促进铝合金等~

轴晶形核，减小铝合金打印开裂倾向。去除用于3D打印的基板后，通过刷子去除表面铝合金粉末，将多余的铝合金粉末扫至装粉仓中，多余的铝合金粉末通过筛分、干燥处理，符合本发明的使用要求后可循环使用。

[0089] 具体的，步骤5中，将第一动力电池壳进行热等静压处理，得到动力电池壳。热等静压温度为320 520℃，压力为60 150MPa，时间为2 6h；优选地，热等静压温度为360 420℃，~ ~ ~ ~压力为70~100MPa。通过热等静压，可以促进铝合金微观组织中弥散相Al3Sc、Al3(Sc,Zr），Al3Zr的析出，提高材料的强度，由于热等静压处理过程可以对电池壳同时施加高温、高压，相对于热处理方法，铝合金晶粒的长大速度更缓慢，晶粒更细小，电池壳的强度更高，因此强韧性较时效热处理的铝合金高；同时热等静压可以去除打印应力，提高产品的孔隙率，从而提高材料的疲劳寿命，降低打印过程中对打印速度，扫描速度等参数的要求，提高打印效率。热等静压温度过低，无法提高铝合金的致密度，且铝合金的强度较低，过高则晶粒过度长大，导致铝合金的强度下降；压力过大则可能会抑制铝合金弥散相Al3Sc、Al3(Sc,Zr），Al3Zr的析出，从而影响铝合金的强度，并且可能导致铝合金产生局部变形；压力过小则不能有效抑制晶粒的长大，从而使得铝合金的强度降低；热等静压时间则主要影响生产效率。

步骤6中，对获得的第二动力电池外壳进行1 3次喷砂处理，获得表面光洁的动力电池外壳。

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[0090] 我国动力电池壳力学性能通常要求为：抗拉强度≥200MPa，屈服强度≥100MPa，延伸率≥5%，通过本发明制备的动力电池壳的抗拉强度≥400MPa，屈服强度≥350MPa，延伸率≥15%，致密度≥99.5%，优于我国汽车行业对动力电池壳的性能要求。由于σ=F/S，其中σ代表抗拉强度，F表示试样拉断时所承受的最大力，S表示试样原始横截面积，因此材料的强度越高，比强度越大，构件的壁厚越薄，质量越轻。本发明的铝合金动力电池壳的强度是现有3系铝合金动力电池壳的1.5倍以上，因此动力电池外壳可减重30%以上。本发明可以进一步减小动力电池壳的壁厚，电池壳壁厚可控制在1.3mm以内，显著降低产品重量；由于本发明的铝合金动力电池壳具有良好的强韧性，还可提高电池壳的侧面碰撞吸能效果，提高侧面碰撞的安全性。[0091] 实施例1[0092] 一种铝合金动力电池壳制备方法，包括以下步骤：[0093] 步骤1：制备用于动力电池壳成型的铝合金粉末；[0094] S11：按照铝合金成分配比称取一定量的纯金属铸锭和/或合金锭；[0095] 铝合金成分配比，以质量百分数计为：Mg：3.75%、Zr：1.05%、Mn：0.74%、Sc：0.15%、Si：0.1%、Fe：0.02%，Ti：0.01%，其余为Al及不可去除的杂质元素。

[0096] 按照成分配比，称取纯度为99%以上的Al锭、Mg锭、Zr锭、Mn锭、Ti锭、Al?Sc锭及Al?Si锭共计30Kg。[0097] S12：通过真空熔炼纯金属铸锭和合金铸锭，获得预合金铸锭；[0098] S121：将称好的铝锭放入真空中频感应炉的坩埚内，抽真空，当真空度小于时，开始加热并充入氩气使炉内处于正压环境；其中，加热速率为18℃/s，炉内温度达到700 850℃后停止加热，保温1h。

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[0099] S122：按照锭坯的熔点由高到低依次放入其他纯金属锭和合金铸锭，待合金锭完全熔化后，加入六氯乙烷除气、通过电磁搅拌，转速320r/min，使得各元素混合均匀，保温镇静30min后开始浇注，浇注温度750℃，浇注合金流量5Kg/min，获得预合金铸锭。[0100] S13：将预合金铸锭通过氩气雾化法制粉，雾化压力为2.8MPa，雾化温度为750℃，获得预合金粉末；[0101] S14：将预合金粉末通过目筛分网处理，获得尺寸为15 53μm和粉末形状为近球形~或球形的预合金粉末；

[0102] S15：对筛分获得的尺寸为15 53μm和粉末形状为近球形或球形的预合金粉末进~行真空干燥处理；烘干温度为100℃，烘干时间为6h；

[0103] 步骤2：根据动力电池包的尺寸及结构，设计动力电池壳的尺寸及形状，通过三维建模软件进行建模，通过有限元仿真软件优化模型，得到动力电池壳模型；[0104] 其中，确定目标动力电池壳的形状为长方体，长200mm，宽100mm，高100mm，不带上盖，结构如图1所示；使用建模软件的草图工具，在平面上绘制动力电池壳的基本形状和尺寸；使用建模软件的特征工具，将草图转化为三维实体，得到第一动力电池壳模型；使用有限元仿真软件进行模拟仿真，对第一动力电池壳模型的应力场，应变场及质量进行模拟分析；模拟分析显示：第一动力电池壳模型等效应力与目标动力电池壳应力比值1.1，第一动力电池壳模型内尺寸与目标动力电池壳内尺寸公差为0.1mm，第一动力电池壳模型与目标动力电池壳质量比0.7，满足停止迭代条件。[0105] 步骤3：将动力电池壳模型文件转换为stl格式，通过切片软件定义动力电池壳的厚度方向为打印方向，打印层数为1028，打印间距为0.1mm，获得切片文件；[0106] 步骤4：将切片文件导入3D打印机，输入打印参数进行打印，得到第一动力电池壳；[0107] 使用前，需检查料槽，避免有异物在打印区域内；检查滤芯，避免滤芯堵塞。[0108] 选择性激光熔化（SLM）工艺打印参数为：扫描功率为350W，扫速为800mm/s，铺粉厚度为0.05mm，扫描间距为0.1mm。对基板进行预热，预热温度为50℃。[0109] 步骤5：将第一动力电池壳进行热等静压处理，得到第二动力电池壳，其中热等静压温度为420℃，热等静压压力为100MPa，时间为3h；[0110] 步骤6：对第二动力电池壳进行3次喷砂处理，获得表面光洁的铝合金动力电池壳。[0111] 本实施例可一体成型满足性能要求的动力电池壳，壁厚1.28mm。获得的目标铝合金件无裂纹，抗拉强度为415MPa，屈服强度为365MPa，延伸率为16%，致密度99.9%，微观组织图如图2所示。以现有3003铝合金冲压成型制备的同形状和同尺寸的动力电池壳为参考，其3

抗拉强度按照260MPa，密度2.75g/cm，本实施例的动力电池壳可实现30.18%减重。

[0112] 实施例2[0113] 本实施例的铝合金动力电池壳制备方法，铝合金成分配比，以质量百分数计为：Mg：4.5%、Sc：0.35%、Zr：0.45%、Mn：1.2%、Si：0.1%、Fe：0.03%、Ti：0.01%、Er：0.15%、Y：

0.15%、其余为Al及不可去除的杂质元素。

[0114] 按照成分配比，称取纯度为99%以上的Al锭、Mg锭、Zr锭、Mn锭，Er锭、Y锭、Ti锭及Al?Sc锭，共计35Kg。[0115] 其余步骤和工艺参数同实施例1。[0116] 本实施例可一体成型满足性能要求的动力电池壳，壁厚1.15mm。获得的目标铝合金件无裂纹，抗拉强度为450MPa，屈服强度为400MPa，延伸率为15.2%，致密度99.5%，微观组织和实施例1近似。以现有3003铝合金冲压成型制备的同形状和同尺寸的动力电池壳为参3

考，其抗拉强度按照260MPa，密度2.75g/cm，本实施例的动力电池壳可实现41.15%减重。

[0117] 实施例3[0118] 本实施例的铝合金动力电池壳制备方法，铝合金成分配比，以质量百分数计为：Mg：5.0%、Zr：0.4%、Mn：0.74%、Si：0.5%、Sc：0.72%、Fe：0.02%、Ti：0.02%，Er：0.15%，其余为Al及不可去除的杂质元素。

[0119] 按照成分配比，称取纯度为99%以上的Al锭、Mg锭、Zr锭、Mn锭，Er锭、Ti锭、Al?Sc锭及Al?Si锭，共计30Kg。[0120] 铝合金粉末制备过程、建模过程、3D打印过程中的参数与实施例1一致。热等静压温度为360℃，热等静压压力为100MPa，时间为3h。[0121] 对获得的动力电池壳进行3次喷砂处理，获得表面光洁的铝合金动力电池壳。[0122] 本实施例可一体成型满足性能要求的动力电池壳，壁厚1.04mm。获得的目标铝合金件无裂纹，抗拉强度为500MPa，屈服强度为460MPa，延伸率为15%，致密度99.8%，微观组织和实施例1近似。以现有3003铝合金冲压成型制备的同形状和同尺寸的动力电池壳为参考，3

其抗拉强度按照260MPa，密度2.75g/cm，本实施例的动力电池壳可实现47.05%减重。

[0123] 实施例4[0124] 本实施例的铝合金动力电池壳制备方法，铝合金粉末成分配比及制备过程、建模过程、热等静压及喷砂过程，参数和实施例1一致。[0125] 选择性激光熔化（SLM）参数为：扫描功率为300W，扫速为1200mm/s，铺粉厚度为0.1mm,扫描间距为0.12mm。对基板进行预热，预热温度为50℃。

[0126] 本实施例可一体成型满足性能要求的动力电池壳，壁厚1.30mm。获得的目标铝合金件无裂纹，抗拉强度为410MPa，屈服强度为360MPa，延伸率为15.5%，致密度99.7%，微观组织和实施例1近似。以现有3003铝合金冲压成型制备的同形状和同尺寸的动力电池壳为参3

考，其抗拉强度按照260MPa，密度2.75g/cm，本实施例的动力电池壳可实现30.03%减重。

[0127] 对比例1[0128] 本对比例的铝合金动力电池壳制备方法，铝合金粉末成分配比，制备过程及3D打印过程中的参数与实施例1一致。不进行热等静压处理，采用热处理方法对3D打印得到的第一动力电池壳进行处理，其中热处理温度为420℃，压力为100MPa，时间为3h，空冷。[0129] 本对比例的动力电池壳，抗拉强度为370MPa，屈服强度为320MPa，延伸率为12%，致密度98%。本对比例和实施例1的铝合金粉末成分及配比完成相同，实施例1通过热等静压处理得到的铝合金抗拉和屈服强度比通过对比例1通过热处理获得的铝合金抗拉和屈服强度高45MPa，即抗拉和屈服强度提高了12%；韧性高约4%，即韧性提高了33%左右，实施例1的铝合金力学性能显著优于对比例1，可以更大发挥铝合金的性能优势，从而进一步减重；致密度提高了1.9%左右，可以明显提高铝合金件的热疲劳性能。[0130] 对比例2[0131] 本对比例的铝合金动力电池壳制备方法，铝合金成分配比为动力电池壳常用铝合金即3系，铝合金3003的成分，以质量百分数计为：Mn：1.5%、Si：0.6%、Fe：0.7%，其余为Al及不可去除的杂质元素。[0132] 按照成分配比，称取纯度为99%以上的Al锭、Mn锭及Al?Si锭，共计30Kg。其余步骤和工艺参数同实施例1。[0133] 本对比例的动力电池壳，抗拉强度为210MPa，屈服强度为150MPa，延伸率为4%，致密度98%，局部开裂，微观组织图如图2所示。本对比例不含Sc、Zr、Mg、Er、Y等元素，不符合本发明的要求，所制备得到的动力电池壳的延伸率仅为4%，无法满足动力电池壳的性能要求，且存在裂纹无法使用。微观组织图如图3所示。[0134] 对比例3[0135] 本对比例的铝合金动力电池壳制备方法，铝合金粉末成分配比，粉末的制备过程、参数及打印参数与实施例1一致，但是省略了热等静压过程。[0136] 本对比例动力电池壳制备方法流程不符合本发明要求，不含热等静压过程，获得的铝合金动力电池壳抗拉强度为308MPa，屈服强度为240MPa，延伸率为25%，致密度为98.3%，同一成分下，本对比例制备的动力电池壳抗拉强度和屈服强度均明显低于实施例1。

[0137] 对比例4[0138] 本对比例的铝合金动力电池壳制备方法，铝合金粉末成分配比，制备过程及热等静压过程，参数与实施例1一致。[0139] SLM打印参数为：扫描功率为100W，扫速为2000mm/s，铺粉厚度为0.5mm，扫描间距为0.5mm。[0140] 本对比例动力电池壳打印参数不符合本发明要求，获得的铝合金动力电池壳的抗拉强度为350MPa，屈服强度为280MPa，延伸率为12%，致密度为99.0%。相同成分下，实施例1获得的铝合金的强度比对比例4获得的铝合金材料强度提高了19%左右，实施例1可明显减重；延伸率提高了30%左右，致密度也有所提高，整体而言，通过本发明可更大程度发挥材料的性能优势从而实现动力电池壳的重量的显著降低。[0141][0142][0143][0144] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。