PRODAX铝合金在机器人关节部件中的耐用性测试报告

　　PRODAX 铝合金板材技术白皮书

　　1. 材料背景与市场定位

　　PRODAX是日本轻金属株式会社(Nippon Light Metal)研发的新一代高强高韧铝合金系列，专为航空航天和高端工业应用设计，代表了当前铝合金板材技术的高水平之一。

　　PRODAX化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 g：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 n：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

　　PRODAX力学性能：

　　电导率20℃(68℉)---30-40(%IACS)

　　抗拉强度(25°C Pa)---472

　　屈服强度(25°C Pa)---325

　　硬度(500kg力10球)---120

　　延伸率(1.6(1/16in)厚度) ---10

　　剪应力(Pa)---285

　　注 ：管材室温力学性能

　　试样尺寸：壁厚/ (所有)

　　状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　质量特征

　　密度：2.90g/c3。

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

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

　　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·oore型测试中循环5×108次，为159Pa(23ksi)。

　　2. 典型牌号与分类

　　2.1 主要牌号系列

　　牌号特性侧重典型应用

　　PRODAX-7H超高强度(700MPa级)飞机主承力结构

　　PRODAX-5E优良成形性汽车覆盖件

　　PRODAX-3C超耐蚀性海洋装备

　　PRODAX-9T高温稳定性航天器热防护系统

　　3. 核心性能指标

　　3.1 物理性能基准

　　密度：2.78-2.85 g/cm³ (根据牌号变化)

　　热导率：130-160 W/(m·K)

　　线膨胀系数：23.6×10⁻⁶/°C (20-100℃)

　　电阻率：42-50 nΩ·m

　　3.2 机械性能对比(典型T6状态)

　　牌号抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)断裂韧性(MPa√m)

　　PRODAX-7H710-750650-6808-1032-35

　　PRODAX-5E480-520420-45016-2038-42

　　PRODAX-3C380-420320-35018-2245-50

　　PRODAX-9T540-580490-52012-1528-31

　　4. 创新冶金技术

　　4.1 关键生产工艺

　　多级均匀化处理：采用梯度升温(300℃→450℃→470℃)工艺

　　控轧控冷技术：终轧温度jingque控制在±5℃范围内

　　纳米析出控制：通过Zr/Ti微合金化实现纳米级Al₃(Sc,Zr)相析出

　　4.2 微观组织特征

　　晶粒尺寸：15-25μm (等轴晶)

　　析出相尺寸：5-15nm (均匀分布)

　　织构强度：≤3.0 (随机取向)

　　5. 典型应用案例

　　5.1 航空航天

　　飞机机翼壁板：PRODAX-7H减重30%替代传统钢构件

　　航天器燃料贮箱：PRODAX-3C实现-253℃低温服役

　　直升机旋翼系统：PRODAX-5E优异的抗疲劳性能

　　5.2 交通运输

　　高铁车体结构件

　　新能源汽车电池托盘

　　重型卡车驾驶室骨架

　　5.3 能源装备

　　风电叶片连接法兰

　　核电站冷却系统构件

　　太阳能追踪系统支架

　　6. 先进加工技术

　　6.1 特种成形工艺参数

　　工艺温度范围应变速率润滑条件

　　超塑成形480-520℃10⁻³～10⁻⁴s⁻¹石墨基润滑剂

　　电磁成形室温10³s⁻¹无需润滑

　　热冲压380-420℃1-5s⁻¹水基润滑剂

　　6.2 机加工指南

　　铣削：推荐金刚石涂层刀具，线速度1200-1800m/min

　　钻孔：采用啄钻方式，每转进给0.05-0.1mm

　　磨削：使用CBN砂轮，砂轮速度25-35m/s

　　7. 表面处理方案

　　7.1 防护处理对比

　　技术处理厚度硬度(HV)中性盐雾(h)

　　微弧氧化80-120μm1200-15003000+

　　等离子电解氧化50-80μm1800-22005000+

　　激光熔覆200-500μm250-4001000