FORTAL铝合金的固溶-时效热处理工艺

　　FORTAL 铝合金：航空航天级高强度铝合金

　　一、基本概述

　　FORTAL是法国Pechiney公司（现为Constellium集团）开发的系列高强度铝合金，主要用于航空航天和国防工业。该系列铝合金通过特殊的热处理工艺实现高强度与良好韧性的平衡。

　　二、主要牌号与特性

　　2.1 主要牌号

　　FORTAL 7020：高韧性变种

　　FORTAL 7040：超高强度版本

　　FORTAL 7050：改进型，具有更好的抗应力腐蚀性能

　　2.2 材料特性

　　特性典型值优势

　　密度2.7-2.8 g/cm³比钢轻约65%

　　抗拉强度450-550 MPa接近某些结构钢

　　屈服强度380-480 MPa出色的承载能力

　　延伸率8-12%良好的塑性

　　断裂韧性25-35 MPa·√m抗裂纹扩展能力强

　　FORTAL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 。

　　FORTAL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

　　FORTAL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.

　　四、热处理方法

　　T6状态处理：

　　475℃固溶处理2小时

　　水淬

　　120℃时效24小时

　　T7状态处理：

　　475℃固溶处理2小时

　　水淬

　　160℃时效36小时（提高抗应力腐蚀性能）

　　五、典型应用领域

　　5.1 航空航天

　　飞机机身结构件

　　航天器燃料贮箱

　　直升机旋翼部件

　　导弹壳体结构

　　5.2 交通运输

　　高铁车体结构

　　装甲车辆防护组件

　　赛车底盘部件

　　重型卡车车架

　　5.3 工业设备

　　大型压力容器

　　海洋平台结构

　　风力发电机塔筒

　　起重机臂架

　　六、加工性能

　　机械加工：

　　切削性能良好（优于7000系其他合金）

　　推荐切削速度：200-300 m/min

　　刀具寿命比加工7075铝合金提高20-30%

　　焊接性能：

　　可焊性中等

　　推荐使用5356焊丝

　　焊后需重新热处理

　　成形性能：

　　冷成形性一般（建议加热至150-200℃）

　　热成形温度范围：350-450℃

　　七、防腐性能

　　耐蚀性能：

　　抗一般大气腐蚀优于7075合金

　　抗应力腐蚀性能优于7000系常规合金

　　防护措施：

　　推荐阳极化处理（硬质阳极化厚度25-50μm）

　　适用环氧底漆+聚氨酯面漆体系

　　八、材料优势

　　强度/重量比优异

　　疲劳性能良好

　　性价比优于钛合金

　　生产工艺成熟稳定

　　全球供应链完善

　　九、局限性

　　耐高温性能有限（长期使用温度<150℃）

　　焊接后强度下降明显

　　厚板淬透性受限

　　对缺口敏感度较高

　　十、新发展

　　FORTAL-EVO改进型：

　　添加微量Sc元素

　　强度提升10%

　　焊接性能改善

　　增材制造专用牌号：

　　优化凝固特性

　　专用粉末规格

　　减少打印缺陷

　　FORTAL铝合金系列在航空航天领域已有超过30年的应用历史，通过不断优化，至今仍是许多飞行器关键部件的材料之一。其出色的综合性能使其在高端工业领域占据重要地位。