Materials selection and manufacturing process development for power electronic control casing of electric vehicles
Choix des Matériaux et des procédés de mise en forme pour l’allègement des boîtiers d’électronique de puissance des véhicules électriques
Résumé
To make electric vehicles more attractive, researches to increase the autonomy of electric vehicles are underway on the battery technology and on the lightening of many vehicle parts. For the second approach, one way is to replace aluminum by magnesium without loosing mechanical and corrosion resistance performance. The AZ91 commercial alloy was modified with additional elements to meet the mechanical requirements for the power electronic casings. Sand casting samples were studied for the comparison of microstructure and properties. First, metallographic observations were performed with an optical microscope and a SEM combined with microanalysis (epma) coupled with quantitative image analysis, then the solidification sequence was analysed using thermal analysis in order to identify the changes in microstructure when alloying. Combined with DTA, X-ray diffraction and micro probe analysis, these techniques are useful to understand the solidification sequence of the complex alloys and their response to heat treatments. Tensile and hardness tests were then performed in order to quantify the mechanical strength of the different samples. Fractographic observations were also done to characterize the rupture of the specimens. AZ91D is known for its good corrosion resistance. Corrosion behaviour of modified alloys was assessed by electrochemical and non-electrochemical methods.
Pour rendre les véhicules électriques plus attractifs, les recherches actuelles se portent sur l'augmentation de l'autonomie de la batterie. Deux méthodes existent pour le réaliser : travailler sur les technologies de batterie ou alléger le véhicule. Une voie classique d'allègement est de remplacer les matériaux des pièces existantes par d'autres matériaux plus légers. Dans le cas des alliages d'aluminium, les matériaux de remplacement possibles sont les polymères ou les alliages de magnésium. Dans cette étude, l'alliage de magnésium commercial AZ91 a été modifié par ajout d'éléments d'alliages supplémentaires. Des échantillons d'alliages modifiés coulés sable ont été étudiés pour en comparer la microstructure et les comportements mécaniques et face à la corrosion. Des observations de coupes métallographiques avec analyse quantitative d'image ont été couplées avec de la microanalyse X , de la diffraction des rayons X et avec de l'analyse thermique , pour analyser les changements de microstructure et de séquence de précipitation dues aux ajouts. La réponse aux traitements thermiques a aussi été quantifiée. Des essais mécaniques ont été réalisés pour classer les différents alliages de magnésium selon leurs performances. Enfin, l'AZ91D est connu pour son bon comportement en corrosion par rapport aux autres alliages de magnésium. L'influence des ajouts d'éléments sur la performance en corrosion a également été étudiée par des méthodes conventionnelles d'électrochimie et par des essais industriels.
Origine : Version validée par le jury (STAR)