TKUltra7铝合金汽车轻量化部件的设计与制造

　　TKUltra7 铝合金全面技术解析

　　一、材料定位与研发背景

　　TKUltra7是日本东轻株式会社开发的第三代超高性能铝合金，采用"超细晶+纳米弥散"双强化机制，专为极端环境下的承力结构设计，被誉为"铝合金中的战斗机"。

　　TKUltra7化学成分：

　　铝(Al) 余量

　　铬(Cr)≤0.04

　　锆(Zr)0.08～0.15

　　锌(Zn)5.7～6.7

　　硅(Si)≤0.12

　　铁(Fe)0.000～0.150

　　锰(Mn)≤0.10

　　镁(Mg)1.9～2.6

　　钛(Ti)≤0.06

　　铜(Cu)2.0～2.6

　　机械性能

　　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℉)

　　泊松比:0.33。

　　弹性模量：拉伸：71.0GPa(10.3×106psi)，

　　剪切：26.9GPa(3.9×106psi)，

　　压缩72.4GPa(10.5×106psi)

　　疲劳强度：T6，T7451，T73状态：

　　光滑无缺口试件在R·R·Moore型测试中循环5×108次，为159MPa(23ksi)。

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥180

　　屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥110

　　伸长率 δ5 (%)：≥14

　　注 ：棒材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：直径≤150

　　布氏硬度 HB ：95-100

　　质量特征

　　密度：2.90g/cm3。

　　剪切强度：合金(裸)和包铝合金，O状态：152MPa(22ksi);合金(裸)T6，T7451状态：331MPa(48ksi);包铝合金T6，T7451状态：317MPa(46ksi)。

　　硬度：O状态：60HB;T6,T7451状态：150HB;数据取自直径10mm球及在500kg载荷下30s的测试结果。

　　2. 环境性能

　　高温性能：250℃强度保持率>75%

　　低温韧性：-269℃冲击功≥40J

　　抗辐照性：耐10¹⁷n/cm²中子辐照

　　四、革命性技术特性

　　1. 跨尺度结构设计

　　纳米级η'相(2-3nm)

　　亚微米级Al3Er相(50-100nm)

　　微米级超细晶(1-2μm)

　　2. 自修复功能

　　350℃以上诱发动态再结晶

　　裂纹jianduan位错重组机制

　　氧化膜自修复能力

　　五、jianduan应用领域

　　1. 空天科技

　　高超音速飞行器热防护结构

　　空间站主承力桁架

　　可重复使用火箭发动机支架

　　2. 前沿科技

　　核聚变装置第一壁材料

　　粒子加速器真空腔体

　　量子计算机超导支架

　　3. 国防

　　第六代战机整体框梁

　　电磁炮轨道材料

　　深海探测器耐压舱

　　六、创新制备工艺

　　1. 特殊熔铸技术

　　超快速凝固(10⁶K/s冷却速率)

　　电磁约束成型

　　超高真空熔炼(<10⁻⁵Pa)

　　2. 先进热处理

　　多级梯度固溶(480℃→520℃→550℃)

　　高压时效(6GPa, 150℃)

　　激光冲击强化

　　七、性能对比矩阵

　　特性TKUltra77075Ti-6Al-4V高强钢

　　比强度★★★★★★★★★★★★☆★★☆

　　耐热性★★★★☆★★☆★★★★★★★★☆

　　成本★★★☆★★★★★★★★★★

　　工艺性★★★★★★★★☆★★★★★★★