FORTAL铝合金超精密CNC加工手机中框实战案例

　　FORTAL 铝合金板材技术报告

　　1. 概述

　　FORTAL（福特铝）是一种高强度、高韧性铝合金板材，主要应用于航空、、精密机械等领域。该合金具有优异的机械性能、耐腐蚀性和加工性能，特别适用于高负荷结构件和模具制造。

　　FORTAL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 。

　　FORTAL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)

　　FORTAL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。

　　3. 核心特性

　　（1）机械性能（T6状态）

　　性能指标 数值范围 典型值

　　抗拉强度 (Rm) 550-620 MPa 580 MPa

　　屈服强度 (Rp0.2) 480-540 MPa 510 MPa

　　延伸率 (A5) 8-12% 10%

　　硬度 (HBW) 150-170 160

　　断裂韧性 (K1C) 25-30 MPa·√m 28 MPa·√m

　　（2）物理性能

　　密度：2.82 g/cm³

　　热膨胀系数 (20-100℃)：23.6 × 10⁻⁶/K

　　热导率：140 W/(m·K)

　　电导率：32% IACS

　　（3）耐腐蚀性

　　晶间腐蚀：1-2级（GB/T 7998）

　　剥落腐蚀：EB级（GB/T 22639）

　　应力腐蚀开裂 (SCC) 临界应力强度因子 (KISCC)：15 MPa·√m

　　4. 微观结构

　　强化相：MgZn₂（η相）、Al₂CuMg（S相）

　　晶粒尺寸：15-30 μm（T6处理后）

　　析出顺序：GP区 → η'相 → η相

　　5. 热处理工艺

　　工艺阶段 温度范围 时间 冷却方式

　　固溶处理 470-480℃ 1h/25mm 水淬（≥30℃/s）

　　人工时效 (T6) 120-130℃ 24h 空冷

　　过时效 (T73) 105℃→165℃ 8h→16h 分阶段空冷

　　6. 典型应用

　　(1) 航空航天

　　飞机机身蒙皮（替代部分7075合金）

　　导弹制导舱段（高刚性要求）

　　卫星结构框架（轻量化+耐空间环境）

　　(2) 防务

　　装甲车辆侧板（抗冲击+轻量化）

　　舰载设备支架（耐盐雾腐蚀）

　　枪械精密部件（高疲劳寿命）

　　(3) 工业模具

　　注塑模具镶件（高耐磨性）

　　压铸模模芯（耐热裂性）

　　冲压模具（抗回弹变形）

　　(4) 高端运动器材

　　赛车底盘（高比强度）

　　登山工具扣件（耐应力腐蚀）

　　竞技弓箭臂（弹性储能优化）

　　7. 加工技术要点

　　（1）成型加工

　　热轧：350-450℃（变形率≤80%）

　　冷轧：变形量≤15%（避免加工硬化）

　　超塑成形：470℃ / 应变速率 10⁻³ s⁻¹（延伸率可达300%）

　　（2）焊接工艺

　　焊接方式 推荐参数

　　TIG焊 交流脉冲 / Ar保护 / 焊丝ER5356

　　FSW（搅拌摩擦焊） 转速1000-1400 rpm / 进给速度50-100 mm/min

　　激光焊 功率3.5-5 kW / 氮气保护

　　（3）表面处理

　　硬质阳极氧化（膜厚20-30 μm / HV≥400）

　　微弧氧化（陶瓷层50-80 μm / 绝缘性>1000MΩ）

　　化学镀镍（镀层10-20 μm / 耐蚀性提高5倍）

　　8. 对比优势（vs 7075-T6）

　　性能 FORTAL 7075-T6

　　比强度 205 MPa·cm³/g 198 MPa·cm³/g

　　疲劳寿命 (10⁷ cycles) 280 MPa 240 MPa

　　应力腐蚀敏感性 低 中高

　　机加工性能 优异（切削力低15%） 一般

　　9. 质量控制标准

　　AMS 4345（航空材料规范）

　　GB/T 3880.2-2012（铝合金板带标准）

　　EN 573-3（欧洲铝材标准）

　　10. 未来发展趋势

　　纳米晶强化（晶粒尺寸<100 nm）

　　增材制造优化（SLM工艺适配）

　　智能自修复涂层（微胶囊缓蚀技术）

　　FORTAL铝合金凭借其均衡的强度、韧性和耐蚀性，已成为高端结构件的优选材料，在航空航天、和精密制造领域持续拓展应用边界。