QC-10铝合金疲劳性能与损伤容限评估

　　QC-10铝合金（高强铸造铝合金）全面解析

　　QC-10 是美国Alcoa公司开发的一种 高强度铸造铝合金，属于 Al-Cu-Mg-Ni-Fe系，专为 航空航天、和高端工业部件 设计，在高温和动态载荷下表现优异。以下是其核心特性和典型应用：

　　QC-10化学成分：

　　硅 Si ：0.40 ;

　　铜 Cu ：0.10;

　　镁 Mg：2.6～3.6 ;

　　锌 Zn：0.2 ;

　　锰 Mn：0.50 ;

　　铬Cr ：0.30 ;

　　铁 Fe： 0.40;

　　Ti：0.05;

　　铝 Al ：余量 。

　　QC-10力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：165～265。

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥90

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　密度：20℃(68℉)时为 2.83g/cm3(0.102lb/in3)。

　　退火温度 415℃(775℉)

　　固溶温度 475℃(890℉)

　　时效温度 120-175℃(250-350℉)

　　注 ：无缝管的力学性能

　　试样尺寸：直径>12.5

　　QC-10热处理工艺：

　　均匀化退火:加热440℃;保温12～14h;空冷。

　　快速退火:加热350～410℃;保温时间30～120min;空或水冷。

　　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。

　　低温退火:加热250～300℃或150～180℃;保温时间为1～2h,空冷.

　　一、核心特性

　　1. 高强度与耐热性

　　抗拉强度：室温下 ≥400 MPa（T7热处理后），高温（200°C）下仍保持 ≥300 MPa。

　　屈服强度：≥ 350 MPa（T7），优于普通铸造铝（如A356-T6）。

　　工作温度：长期 200°C，短期 250°C（如发动机周边部件）。

　　对比示例：

　　比 A356-T6（抗拉强度 260 MPa）高 50%，接近部分锻造铝合金（如2014-T6）。

　　2. 优异的疲劳性能

　　循环寿命：10⁷次循环下疲劳强度 ≥150 MPa，适合 航空起落架、直升机旋翼支座 等高动态载荷场景。

　　3. 铸造工艺适应性

　　砂型/金属型铸造：流动性好，热裂倾向低。

　　精密铸造：可生产复杂薄壁件（如涡轮壳体）。

　　4. 耐腐蚀性

　　普通环境：优于高铜铝合金（如206.0），但需 阳极氧化 或 涂层防护 用于盐雾环境。

　　5. 加工性能

　　切削性：良好（推荐硬质合金刀具），但硬度高于A356。

　　焊接性：较差， TIG焊+4145焊丝，需预热至200°C。

　　二、典型用途

　　1. 航空航天

　　发动机部件：压缩机壳体、涡轮支架（耐热+减重）。

　　起落架零件：高疲劳强度需求。

　　2. 与船舶

　　装甲车辆悬挂部件：替代部分钢件减重。

　　舰载设备支架：耐海洋气候腐蚀。

　　3. 工业设备

　　液压阀体：高压密封性要求。

　　注塑机模板：高刚性+低热变形。

　　三、对比其他铸造铝合金

　　特性QC-10 (T7)A356-T6206.0-T77075-T6（锻造）

　　抗拉强度 (MPa)400260380570

　　高温强度 (200°C)300180250350

　　铸造性能优极优中等不可铸造

　　成本高低中极高

　　注：QC-10在 需兼顾铸造性+高强度 时。

　　四、使用建议

　　热处理工艺：

　　T7处理：固溶（530°C/12h） + 水淬 + 过时效（200°C/8h），平衡强度与耐蚀性。

　　设计优化：

　　壁厚均匀化，避免R角＜3mm以防应力集中。

　　表面处理：

　　推荐 硬质阳极氧化（膜厚50μm）或 喷涂WC-Co涂层。