[发明专利]电动汽车用蓝宝石增强铝合金电机壳体及制备方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车用蓝宝石增强铝合金电机壳体及制备方法，采用多尺度蓝宝石材料对铝合金进行掺杂，其中多尺度蓝宝石主要包括蓝宝石晶须、蓝宝石纤维和蓝宝石纳米粉末。充分利用真空镀膜和增材制造技术，直接制备电动汽车用蓝宝石增强铝合金电机壳体；由于蓝宝石表面进行了改性，使蓝宝石和铝合金之间形成了很好的冶金结合，无明显的空隙和缺陷，可以较好的克服目前单一陶瓷材料增强铝合金的界面结合力差等问题，大幅度提高铝合金电机壳体的使用寿命和适应性。

技术领域

本发明涉及电动汽车的电机壳体技术领域，尤其涉及电动汽车用蓝宝石增强铝合金电机壳体及制备方法。

背景技术

近年来，我国纯电动汽车保有量迅速增多、已逐渐成为未来发展的趋势。在制约纯电动汽车发展的影响因素中，汽车质量的增加将对动力性和燃油经济性产生较大的影响。电动机作为电动汽车驱动系统中不可缺少的零件，其结构较为复杂，质量一般较大。根据资料显示，将汽车的整备质量下降十分之一，纯电动汽车的续航里程将会被提升百分之十至百分之二十 。轻量化被视为实现节能减排最经济且行之有效的手段。针对越野车在行驶路况复杂、载荷多变等情况下，动力总成壳体出现开裂的现象，技术人员运用有限元模态分析和模态试验相结合的方法，研究了动力总成的振动模态，并对其进行了结构优化。

电机壳体作为电动机的一个重要组成部分，伴随着中国汽车零部件工业的成长，电机壳体行业逐渐发展壮大起来。纯电动汽车电机壳体相对燃油车动力总成结构更加复杂，轻量化性能要求更高。故需要从设计优化、材料匹配，制造工艺等多方面对纯电动汽车电机壳体进行经量化设计。铝合金电机壳体因质轻容易成型成了现有电机壳体的主要材料。

目前铝合金电机壳体的制造方法有三种：重力铸造、锻造、低压精密铸造。重力铸造法利用重力把铝合金溶液浇注到模具内，成形后经车床处理打磨，即可完成生产。制造过程较简单，不需精密的铸造工艺，成本低而生产效率高，但是容易产生气泡，密度不均匀，表面平滑度不够。锻造法千吨的压力机在模具上直接挤压成型，好处是密度均匀，表面平滑细致，电机壳体壁薄而重量轻，材料强度最高，比铸造方法高三成以上，但由于需要较精良的生产设备，而且成品率只有五到六成，制造成本较高。低压精密铸造法在0.1Mpa的低压下精密铸造，这种铸造方式的成形性好，轮廓清晰，密度均匀，表面光洁，既能达到高强度、轻量化，又能控制成本，而且成品率在九成以上，是高品质铝合金电机壳体的主流制造方法。但模具设计复杂，成本较高。

发明内容

本发明针对电动汽车应用对电机壳体强度和耐磨性的高要求，通过增材制造技术获得传统冶金方法不能获取的材料，将材料的制备和电机壳体成型合二为一，提供了电动汽车用蓝宝石增强铝合金电机壳体及制备方法，该方法工艺较为简单，且无需复杂模具。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：电动汽车用蓝宝石增强铝合金电机壳体，由镀铝合金膜的多尺度蓝宝石混合物与铝合金粉末形成的复合材料通过增材打印制备而成；

所述多尺度蓝宝石混合物包括蓝宝石晶须、蓝宝石纤维和纳米蓝宝石粉末。

所述蓝宝石晶须长度为0.5-1微米，直径为0.1-0.3微米；

所述蓝宝石纤维长度为5-30微米，直径为1-5微米；

所述纳米蓝宝石粉末直径为50-500纳米；

所述铝合金膜的膜层厚度为0.1-0.5微米。

本发明解决上述技术问题所采用的优选的技术方案为：所述铝合金膜通过电弧离子镀膜技术真空镀膜形成。

本发明的另一个主题为：电动汽车用蓝宝石增强铝合金电机壳体的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将蓝宝石晶须、蓝宝石纤维和纳米蓝宝石粉末混合得到多尺度蓝宝石混合物；