QC-10铝合金精密加工表面处理工艺

　　QC-10铝合金板材技术参数及应用分析

　　一、基础材料信息

　　QC-10是美国铝业(Alcoa)开发的专用铝合金，属于改良型Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝合金，具有优异的综合性能。

　　QC-10化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 Mg：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 Mn：0.40～1.0

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.400

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　机械能力学能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥180

　　屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥110

　　伸长率 δ5 (%)：≥14

　　注 ：棒材室温纵向力学能

　　试样尺寸：直径≤150

　　屈服276Mpa

　　弯曲极限强度228 MPa 103 MPa

　　泊松比0.330

　　疲劳强度 62.1 MPa

　　固溶温度是：520℃

　　退火温度为：415℃?(2-3)h以28℃/h降温速度从415℃冷至260℃。

　　熔化温度：615～655℃。

　　比热容：90

　　技术标准AMS--A-250/11

　　质量特征

　　密度：2.710g/cm3。

　　泊松比：20℃(68F)时为0.33。

　　弹模量：拉伸：69GPa(10×106psi)

　　【QC-10状态简介】

　　铝合金基本状态代号：

　　·F 自由加工状态

　　适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品，该状态产品的力学能不作规定(不常见)

　　·O 退火状态

　　适用于经退火获得强度的加工产品(偶尔会出现)

　　·H 加工硬化状态

　　适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过(也可不经过)使强度有所降低的附加热处理(一般为非热处理强化型材料)

　　·W 固熔热处理状态

　　一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段(不常见)

　　·T 热处理状态

　　(不同于F、O、H状态)

　　2. 物理特性

　　密度：2.82 g/cm³

　　热膨胀系数：23.5×10⁻⁶/K (20-150°C)

　　热导率：121 W/(m·K)

　　弹性模量：71 GPa

　　三、主要应用领域

　　1. 模具工业(50%)

　　塑料模具：

　　汽车保险杠大型注塑模

　　家电外壳精密模具

　　医疗设备成型模具

　　压铸模具：

　　铝合金压铸模镶块

　　锌合金压铸模模芯

　　2. 航空航天(30%)

　　飞机结构件：

　　机翼前缘肋

　　发动机吊架

　　舱门导轨

　　航天器部件：

　　卫星支架

　　火箭整流罩框架

　　3. 特殊装备(20%)

　　应用：

　　装甲车辆防弹板

　　导弹发射导轨

　　运动器材：

　　职业赛车底盘

　　竞技自行车车架

　　四、加工工艺规范

　　1. 机加工参数

　　工艺类型切削速度(m/min)进给量(mm/rev)切削深度(mm)刀具材质

　　粗加工200-2800.20-0.303-6硬质合金

　　精加工350-4500.05-0.100.1-0.3CBN刀具

　　螺纹加工60-80--钴高速钢

　　2. 热处理流程

　　固溶处理：

　　温度：475±5°C

　　保温时间：1.2h/25mm

　　淬火介质：80°C水溶液

　　双级时效：

　　阶段：115°C×10h

　　第二阶段：155°C×8h

　　应力消除：

　　工艺：190°C×2h

　　变形控制：≤0.05mm/m

　　五、表面处理方案

　　1. 常规处理

　　硬质阳极氧化：

　　膜厚：30-50μm

　　硬度：HV 400-600

　　颜色：深灰色

　　微弧氧化：

　　膜厚：80-120μm

　　耐蚀性：2000h盐雾试验

　　2. 特殊处理

　　DLC镀层：

　　厚度：2-5μm

　　摩擦系数：0.10-0.15

　　适用性：高耐磨模具

　　激光熔覆：

　　材料：WC-Co复合层

　　硬度：HV 1200-1500

　　结合强度：>350MPa

　　六、质量检测标准

　　1. 材料认证

　　AMS标准：AMS 4349

　　ASTM标准：B247/B247M

　　NADCAP认证：热处理/无损检测

　　2. 检测项目

　　超声波探伤：符合ASTM E2375

　　金相检验：晶粒度≥5级

　　残余应力：X射线衍射法检测

　　七、材料特性对比

　　性能指标QC-107075-T6512024-T3516061-T6

　　强度★★★★☆★★★★★★★★★

　　韧性★★★★★★★★★★★★

　　耐蚀性★★☆★★★★★★★

　　机加工性★★★★★★★★★★★★★★

　　热稳定性★★★★★★★★★★★

　　八、使用注意事项

　　应力腐蚀防护：

　　建议采用T76或T73状态

　　避免长期在RH>80%环境使用

　　焊接要求：

　　推荐方法：搅拌摩擦焊(FSW)

　　焊后必须进行：175°C×8h时效

　　维护保养：

　　储存温度：15-35°C

　　相对湿度：<60%

　　定期检查：表面防护层状态

　　设计建议：

　　小弯曲半径：4t(t为厚度)

　　孔边距：≥2.5×孔径

　　螺纹连接：建议使用Helicoil衬套

　　QC-10铝合金特别适用于需要高强度、高硬度和良好热稳定性的应用场景，其性能接近模具钢但重量减轻约65%，是高端模具和结构件的理想选择。