AlZn5.5MgCu铝合金模具耐高温性能的增强

　　AlZn5.5MgCu 圆棒铝合金：高强度航空合金深度解析

　　材料基本介绍

　　AlZn5.5MgCu（常对应国际牌号7000系列如7075）是一种超高强度的可热处理强化铝合金，以其zhuoyue的强度/重量比著称，是航空航天领域的核心结构材料。

　　AlZn5.5MgCu化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 g：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 n：0.40～1.0

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.400

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　AlZn5.5MgCu力学性能：

　　电导率20℃(68℉)---30-40(%IACS)

　　抗拉强度(25°C Pa)---472

　　屈服强度(25°C Pa)---325

　　硬度(500kg力10球)---120

　　延伸率(1.6(1/16in)厚度) ---10

　　剪应力(Pa)---285

　　注 ：管材室温力学性能

　　试样尺寸：壁厚/ (所有)

　　状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　质量特征

　　密度：2.90g/c3。

　　剪切强度：合金(裸)和包铝合金，O状态：152Pa(22ksi);合金(裸)T6，T7451状态：331Pa(48ksi);包铝合金T6，T7451状态：317Pa(46ksi)。

　　硬度：O状态：60HB;T6,T7451状态：150HB;数据取自直径10球及在500kg载荷下30s的测试结果。

　　泊松比:0.33。

　　弹性模量：拉伸：71.0GPa(10.3×106psi)，剪切：26.9GPa(3.9×106psi)，压缩72.4GPa(10.5×106psi)

　　疲劳强度：T6，T7451，T73状态：光滑无缺口试件在R·R·oore型测试中循环5×108次，为159Pa(23ksi)。

　　关键特性分析

　　1. zhuoyue的机械性能

　　超高强度：抗拉强度可达570-600MPa（T6状态）

　　硬度突出：布氏硬度150-160HB（相当于HRC15）

　　比强度优异：强度/密度比达到210-220kN·m/kg

　　2. 物理特性

　　密度：2.81g/cm³（典型轻量化材料）

　　热导率：130-140W/(m·K)

　　电导率：20-22MS/m（IACS 34-37%）

　　3. 特殊性能

　　应力腐蚀敏感性：需特别注意防护（K1SCC约15MPa·√m）

　　断裂韧性：K1C≈28-32MPa·√m

　　疲劳极限：10⁷次循环下约140MPa

　　典型应用领域

　　1. 航空航天

　　飞机结构件：机翼大梁、机身框架

　　航天器部件：卫星支架、火箭燃料箱

　　直升机部件：旋翼毂、传动系统

　　2. 高端工业

　　赛车底盘：F1赛车单体壳结构

　　精密模具：高压压铸模镶块

　　机器人关节：高负载机械臂

　　3. 特殊装备

　　军事装备：装甲车辆轻量化部件

　　登山器材：攀岩装备

　　运动器械：高端自行车车架

　　材料成分详解（wt%）

　　元素含量范围作用

　　Zn5.1-6.1%主要强化元素

　　Mg2.1-2.9%形成MgZn₂强化相

　　Cu1.2-2.0%提高耐蚀性和强度

　　Fe≤0.50%杂质控制

　　Si≤0.40%杂质控制

　　其他≤0.15%微量元素

　　热处理工艺

　　T6处理：

　　固溶：470-490°C×1-2h → 水淬

　　时效：120°C×24h + 160°C×10h（双级时效）

　　T73处理：

　　过时效处理，牺牲部分强度(降低10-15%)换取更好的抗应力腐蚀性能

　　RRA处理（回归再时效）：

　　综合T6和T73优点的新型处理工艺

　　加工注意事项

　　切削加工：

　　推荐使用PVD涂层硬质合金刀具

　　切削速度：150-200m/min（粗加工），250-300m/min（精加工）

　　焊接工艺：

　　推荐采用4043/5356焊丝

　　预热温度：100-150°C

　　焊后需立即进行时效处理

　　表面处理：

　　阳极化：推荐硬质阳极氧化（膜厚25-50μm）

　　化学转化：阿洛丁处理（Alodine）

　　喷涂：需先进行喷砂处理

　　与其他航空铝合金对比

　　特性AlZn5.5MgCu202460617050

　　抗拉强度(MPa)570470310620

　　屈服强度(MPa)500325275540

　　延伸率(%)10101210

　　耐蚀性中差优良

　　中高很高

　　使用限制

　　温度限制：

　　长期使用温度不宜超过120°C

　　短期峰值温度不超过150°C

　　环境限制：

　　海洋环境需特别防护

　　避免与异种金属直接接触

　　设计限制：

　　不建议用于承受高周疲劳的薄壁件

　　应力集中部位需特别加强

　　AlZn5.5MgCu铝合金代表了铝合金材料的强度，虽然加工难度和成本高于普通铝合金，但其出色的性能使其在要求严苛的高端领域具有的地位。正确使用和维护可充分发挥其性能优势。