ALCA5铝合金CNC加工中的成本效益分析

　　ALCA5铝合金（Al-Cu系铸造合金）技术分析报告

　　一、材料基本概况

　　ALCA5是美国铝业协会(AA)标准中的铸造铝合号，对应UNS编号为A02050，属于可热处理强化的Al-Cu系铸造合金。

　　ALCA5化学成分：

　　执行标准：AMS4086-AMS4058 DIN-A-256/12

　　镁 Mg：3.5～4.5

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 Mn：0.20～0.7

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.500

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　ALCA5铝棒力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥240

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥95

　　伸长率 δ10 (%)：≥10

　　伸长率 δ5 (%)：≥12

　　注 ：管材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：所有壁厚

　　ALCA5热处理规范：

　　1.均匀化退火:加热475～490℃;保温12～14h;炉冷。

　　2.全退火:加热350～400℃;随材料有效厚度不同,保温时间30～120min;以 30～50℃/h速度随炉冷至300℃下,再空冷。

　　3.快速退火:加热350～460℃;保温时间30～120min;空冷。

　　4.淬火和时效:淬火 495～505℃,水冷;自然时效室温96h。

　　二、关键性能特点

　　1. 机械性能（T6状态）

　　抗拉强度：290-330 MPa

　　屈服强度：230-260 MPa

　　延伸率：2-4%

　　硬度：90-105 HB

　　2. 物理特性

　　密度：2.80 g/cm³

　　液相线温度：645℃

　　固相线温度：548℃

　　热膨胀系数：23.6×10⁻⁶/K

　　热导率：120 W/(m·K)

　　三、突出特性优势

　　高强度特性

　　室温强度接近锻铝2A12水平

　　高温强度保持性好（200℃时保持70%室温强度）

　　优良的切削性能

　　切削力比A356低15-20%

　　表面加工质量可达Ra 1.6μm

　　良好的铸造性能

　　流动性指数：75（以ZL101为100基准）

　　热裂倾向性：等级B（ASTM标准）

　　四、主要工业应用

　　1. 航空航天领域

　　飞机发动机支架

　　直升机旋翼接头

　　航天器结构支架

　　2. 军事装备

　　装甲车传动箱体

　　火炮支架铸件

　　导弹发射装置部件

　　3. 工业机械

　　高压油泵壳体

　　机床主轴箱

　　重型机械承力件

　　4. 其他应用

　　赛车悬挂部件

　　注塑机模板

　　大型模具基体

　　五、加工处理技术

　　1. 热处理规范

　　工艺 温度(℃) 时间(h) 冷却方式

　　固溶 515-525 6-10 水淬

　　时效 155-165 5-8 空冷

　　2. 铸造工艺参数

　　工艺类型 浇注温度 模具预热温度

　　砂型铸造 720-750℃ 200-250℃

　　金属型铸造 690-720℃ 300-350℃

　　熔模铸造 700-730℃ 800-900℃(壳模)

　　3. 焊接修复工艺

　　推荐方法：TIG焊（ER4043焊丝）

　　预热温度：150-200℃

　　焊后热处理：需重新固溶时效

　　六、材料优势与局限

　　优势：

　　铸造状态即可达到较高强度

　　高温性能优于Al-Si系铸造合金

　　机加工性能优异

　　局限性：

　　铸造性能不如Al-Si系合金

　　耐蚀性相对较差（需表面处理）

　　生产成本较高

　　七、典型应用案例

　　航空发动机安装架

　　零件重量：12-18kg

　　强度要求：≥300MPa（T6状态）

　　服役温度：-55至150℃

　　重型机床主轴箱

　　尺寸精度：CT7级

　　刚性要求：变形量≤0.05mm/m

　　使用寿命：≥10年

　　ALCA5铝合金凭借其独特的高强度特性，成为要求高负荷承载的铸造部件的理想选择，特别适合在航空航天、等高端领域的应用。其性能可通过优化热处理工艺进一步提升，T7状态可显著改善应力腐蚀抗力。