用于電池接觸系統(tǒng)和母線
1060/N6鋁鎳鑲嵌復(fù)合卷，鋁母線產(chǎn)品由于其良好的結(jié)構(gòu)、物理和化學(xué)特性而被廣泛應(yīng)用于電池和電池系統(tǒng)中。當(dāng)涉及電池接觸系統(tǒng)和母線時，電導(dǎo)率（和熱導(dǎo)率）對于平衡元件電阻和橫截面以滿足設(shè)計空間的要求至關(guān)重要。然而，強度、熱穩(wěn)定性、疲勞性能、彎曲半徑、蠕變/松弛和可焊性等附加要求通常會相互作用，從而影響材料和回火的選擇。
鋁及其合金的電導(dǎo)率主要由化學(xué)成分以及金屬間相和固溶體中雜質(zhì)和合金元素的分布決定。較高的雜質(zhì)和合金元素濃度會降低電導(dǎo)率，特別是當(dāng)這些元素溶解在鋁中的固溶體中時。因此，時效硬化程度對于 6xxx 合金制成的導(dǎo)體至關(guān)重要。此外，加工硬化對電導(dǎo)率有影響，因為電導(dǎo)率隨著變形程度的增加而降低。最后但并非最不重要的一點是，電導(dǎo)率對溫度敏感。
1xxx – 針對電導(dǎo)率進(jìn)行了優(yōu)化1060/N6鋁鎳鑲嵌復(fù)合卷
軟回火狀態(tài)下的高純度鋁（Al 純度為 99.9 wt% 或更高）可實現(xiàn)最高的電導(dǎo)率。然而，由于成本和體積限制，高純度合金并不常用于批量應(yīng)用。相反，具有少量雜質(zhì)和合金元素（< 99.9 wt% Al）的 1xxx 系列商業(yè)純鋁產(chǎn)品是相當(dāng)?shù)湫偷膶?dǎo)體，因為它們平衡了成本、可用性和高導(dǎo)電性。
最常見的 1xxx 合金如下表 1 所示
表 1：用于導(dǎo)體的典型 1xxx 合金及其電導(dǎo)率
從表 1 可以明顯看出，1xxx 提供高電導(dǎo)率，但強度有限。因此，此類材料用于以導(dǎo)電性為中心設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)且對機械和熱負(fù)荷的抵抗力次要的情況。在電池中，此類鋁通常用于電池與電池的連接以及電池接觸系統(tǒng)，其中機械負(fù)載相對較低，而導(dǎo)電性和出色的激光焊接性是必須的。然而，當(dāng)涉及通過螺母和粗體連接的母線連接時，1xxx 系列鋁的有限強度會帶來限制，而其他鋁合金牌號更適合。
6xxx – 優(yōu)化的強度與電導(dǎo)率之比6101/N6鋁鎳鑲嵌復(fù)合卷
正如引言中所強調(diào)的，高純度與固溶體中的低元素濃度相結(jié)合是實現(xiàn)高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的關(guān)鍵。因此，當(dāng)需要優(yōu)異的強度電導(dǎo)率比時，雜質(zhì)含量最低的低合金 6xxx (Al-Mg-Si) 合金很常見并且經(jīng)常使用。在這方面最著名的合金是 6101B，也稱為 E-AlMgSi，它已在電子技術(shù)應(yīng)用中使用了數(shù)十年。在電池技術(shù)中，此類合金用于電池電纜，并且可以替代模塊連接器中的銅。
6101B 合金含有 0.30 至 0.6 wt% 的 Si 和 0.35 至 0.6 wt% 的 Mg，可通過時效硬化有效強化，同時嚴(yán)格控制雜質(zhì)濃度。通常，6xxx 合金的高強度是通過在約 530°C 下進(jìn)行固溶熱處理，然后在約 160°C 至 220°C 的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行空氣或水淬和人工時效來實現(xiàn)的。在固溶熱處理期間，Mg和Si以固溶體的形式溶解在鋁晶格中。淬火產(chǎn)生過飽和溶液，其中 Mg 和 Si 保留在鋁晶格中，最終時效硬化導(dǎo)致形成精細(xì)分散的金屬間相，從而產(chǎn)生強化效果，對電導(dǎo)率的影響非常有限。選定的溫度和均熱時間決定了人工時效和強化的程度，并包含在回火名稱中。在峰值強度回火（T6）的情況下，人工時效時間較短，以實現(xiàn)最高強度和良好的導(dǎo)電性?？梢詰?yīng)用過度時效 (T7) 來最大限度地提高電導(dǎo)率，同時以受控方式降低強度。
最近，有人建議采用不同于標(biāo)準(zhǔn)固溶熱處理然后進(jìn)行人工時效的改進(jìn)熱機械加工（5）來提高強度與電導(dǎo)率之比。例如，冷加工和時效硬化的結(jié)合提供了提高強度的機會，同時保持優(yōu)異的導(dǎo)電性。因此，可以實現(xiàn)高達(dá) 250MPa 的屈服強度水平和高于 32 MS/m 的電導(dǎo)率。雖然此類處理不屬于 T6 / T7 狀態(tài)名稱的范圍，但它們可以提供具有優(yōu)異材料性能組合的材料。
表 2：6101B 的典型特性
雖然 6xxx 合金具有優(yōu)異的強度傳導(dǎo)比，但在彎曲操作方面更具挑戰(zhàn)性，并且焊接可能需要額外的填充焊絲，因為 Mg 和 Si 的組合在焊接過程中引入了一定的熱裂紋敏感性。在 6xxx 系列中，長期暴露于 100°C 以上的高溫會導(dǎo)致微觀結(jié)構(gòu)變化，從而影響材料的強度。因此，如果預(yù)計在使用中長期暴露在溫度下，則必須考慮并仔細(xì)評估熱效應(yīng)。
針對熱穩(wěn)定性優(yōu)化的解決方案6101/N6鋁鎳鑲嵌復(fù)合卷
如上所述，當(dāng)預(yù)計使用中溫度升高時，特別是當(dāng)升高的溫度會導(dǎo)致松弛和蠕變時，使用 1xxx 和 6xxx 可能具有挑戰(zhàn)性。為了解決這個問題，已經(jīng)開發(fā)了幾種提供改進(jìn)的熱穩(wěn)定性的材料，例如耐熱鋁合金。例如，如果合適的生產(chǎn)工藝（例如線材生產(chǎn)）允許在鑄造過程中采用高冷卻速率以生成過飽和溶液，則 Al-Zr (TAL) 合金可以通過形成熱穩(wěn)定的 Al?3?Zr 相來提高耐熱性和強度Zr，它是形成具有適當(dāng)尺寸和分布的Al?3 Zr相所必需的。
在扁軋產(chǎn)品范圍內(nèi)，具有改進(jìn)的熱穩(wěn)定性和相當(dāng)好的導(dǎo)電性的 3xxx 合金已經(jīng)開發(fā)出來并投入商業(yè)使用。