AlZnMgCu1.5铝合金板材在航空航天结构件上的领域应用

　　AlZnMgCu1.5 高强铝合金技术报告

　　——航空级超高强度铝合金的工程应用

　　▍材料基本属性

　　AlZnMgCu1.5 是 7xxx系铝合金 的代表性牌号，通过 Zn-Mg-Cu 强化相组合 实现zhuoyue的强度-韧性平衡，属于可热处理强化铝合金。

　　AlZnMgCu1.5化学成分：

　　铝 Al ：余量 ;

　　硅 Si ：0.25;

　　铜 Cu ：0.10;

　　镁 Mg：2.2～2.8;

　　锌 Zn：0.10;

　　锰 Mn：0.10;

　　铬 Cr：0.15～0.35 ;

　　铁 Fe： 0.4 0 。

　　AlZnMgCu1.5力学性能：

　　抗拉强度(σb ) ：170～305MPa

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥65

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　退火温度为：345℃。

　　质量特征

　　密度：2.80g/cm3。

　　泊松比：20℃(68F)时为0.33。

　　弹性模量：拉伸：72.4GPa(10.5×106psi)

　　剪切：28.0GPa(4.0×106psi)

　　压缩：73.8GPa(10.7×106psi)

　　AlZnMgCu1.5表面质量要求：

　　1、表面不允许有裂纹、腐蚀和硝盐痕迹。

　　2、表面上允许有深度不超过缺陷所在部位壁厚公称尺寸8%的起皮、气泡、表面粗超和局部机械损伤，但缺陷大深度不能超过0.5,缺陷总面积不超过板材总面积

　　的5。

　　3、允许供货方沿型材纵向打光至表面光滑。

　　4、其他要求：有需求方和供货方自己拟定。

　　2. 典型状态

　　T6状态：峰值时效（强度优）

　　T73状态：过时效（牺牲部分强度提升耐蚀性）

　　O状态：退火态（适于深加工）

　　▍核心力学性能

　　性能指标T6状态典型值T73状态典型值

　　抗拉强度 (MPa)520-570480-520

　　屈服强度 (MPa)460-500420-460

　　延伸率 (%)10-1212-15

　　断裂韧性 (MPa√m)28-3230-35

　　硬度 (HV)160-180140-160

　　特殊性能亮点

　　✅ 比强度：达180MPa/(g/cm³)（超越多数钢材）

　　✅ 疲劳极限：≈240MPa（R=-1, 10⁷次循环）

　　✅ 加工硬化率：n=0.15-0.18（优良成形性）

　　▍关键特性分析

　　1. 强化机制

　　主要强化相：

　　η'相（MgZn₂亚稳相）

　　T相（Al₂Mg₃Zn₃）

　　S相（Al₂CuMg）

　　纳米析出：时效后形成2-10nm析出物（峰值硬度时密度达10²³/m³）

　　2. 耐蚀性表现

　　应力腐蚀敏感性（T6态）：需通过T73处理或微合金化（添加Ag/Sc）改善

　　剥落腐蚀等级：

　　T6态：EC级（中度敏感）

　　T73态：EB级（显著改善）

　　3. 焊接特性

　　常规焊接方式：

　　MIG焊（推荐5356焊丝）

　　FSW摩擦搅拌焊（优选择）

　　焊缝强度系数：≈0.7（需焊后时效处理）

　　▍典型工业应用

　　1. 航空航天领域

　　✈️ 飞机结构件

　　机翼壁板（替代传统2024合金减重15%）

　　机身长桁（需T73状态抗应力腐蚀）

　　起落架支撑部件（超高周疲劳关键区）

　　2. 轨道交通

　　 高速列车构件

　　车体底架（采用FSW焊接整体成型）

　　转向架构件（通过喷丸强化提升疲劳寿命）

　　3. 装备

　　 轻武器系统

　　枪械机匣（比钢制件减重40%）

　　导弹舱段（需阳极化处理防盐雾）

　　4. 工业模具

　　 塑料注塑模具

　　模仁镶件（硬度达HRB85，寿命超工具钢）

　　压铸模架（需镀铬防腐处理）

　　▍加工技术指南

　　1. 机加工参数

　　工艺推荐参数注意事项

　　铣削v=300-500m/min, fz=0.1mm/z使用PCD刀具

　　钻孔v=60-80m/min, fn=0.15mm/r加切削油防粘刀

　　线切割脉宽3-5μs, 电流6-8A需去应力退火后加工