FORTAL铝合金的可行性与工艺探索

　　FORTAL铝合金化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：0.40

　　铜 Cu ：0.10

　　镁 Mg：4.04.9

　　锌 Zn：0.25

　　锰 Mn：0.401.0

　　钛 Ti ：0.15

　　铬 Cr：0.050.25

　　铁 Fe： 0.000 0.400

　　注：单个:0.05;合计:0.15

　　力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)173～244

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥70

　　密度 2.68克/立方厘米

　　试样尺寸：所有壁厚

　　注：管材室温纵向力学性能 不同状态不同的性能。

　　处理工艺 1)均匀化退火:加热440℃;保温12～14h;空冷。 2)快速退火:加热350～410℃;保温时间30～120min;空或水冷。 3)高温退火:加热350～420℃;成品厚

　　度≥6或<6时,保温时间为2～10min或10～30min;空冷。 4)低温退火:加热250～300℃或150～180℃;保温时间为1～2h,空冷.

　　力学性能：

　　FORTAL 2024-T3（高韧版本）：

　　抗拉强度：470 MPa | 屈服强度：325 MPa | 延伸率：18%

　　Cu 4.4% | Mg 1.5% | Mn 0.6% | Al 余量

　　标准：AMS 4037

　　成分（wt%）：

　　力学性能：

　　核心特性

　　高强度/轻量化：比强度（强度/密度）超越多数钢制结构件。

　　疲劳性能：10⁷次循环疲劳极限达±150 MPa（R=-1）。

　　加工性：需预钻孔后铣削（推荐切削液压力≥10 bar）。

　　耐蚀性：需包覆纯铝层（Alclad）或硬质阳极氧化（HV≥400）。

　　2. 典型应用领域

　　（1）航空航天（占比60%以上）

　　机身结构：波音737蒙皮（厚度1.2-2.5mm，激光拼接）。

　　起落架部件：锻造成型的扭力臂（需符合NASM 1312-7标准）。

　　航天器支架：卫星太阳翼支撑桁架（热膨胀系数23.6×10⁻⁶/°C）。

　　（2）装备

　　装甲车辆：美国M1A2坦克炮塔附加装甲（与凯夫拉复合材料叠层使用）。

　　导弹壳体：JASSM巡航导弹舱段（减重15% vs 钛合金方案）。

　　（3）高端工业

　　赛车底盘：F1赛车单体壳（采用SPF超塑性成形工艺）。

　　精密模具：iPhone CNC铣削母模（表面粗糙度Ra<0.8μm）。

　　3. 加工与处理关键技术

　　热处理：

　　7075：固溶（480°C/2h）→水淬（冷却速率＞200°C/s）→时效（120°C/24h）。

　　2024：自然时效（T3状态需停放96h以上）。

　　焊接：

　　7075需用4047焊丝（Si含量12%），预热至150°C以抑制裂纹。

　　表面处理：

　　航空件：阳极氧化+铬酸盐封闭（膜厚15-20μm）。

　　件：等离子电解氧化（PEO）形成50μm陶瓷层。

　　4. 市场竞品对比

　　参数FORTAL 7075-T66061-T6Ti-6Al-4V

　　密度 (g/cm³)2.812.704.43

　　比刚度 (GPa·cm³/g)26.525.923.8

　　成本 ($/kg)8.53.245

　　高工作温度 (°C)120180400