AlZnMgCu1.5铝合金的微观组织与力学性能

　　AlZnMgCu1.5铝合金：超高强度航空铝合金详解

　　AlZnMgCu1.5实测化学成分：

　　铝 Al(小值)：余量

　　硅 Si：0.30~0.6

　　铁 Fe：0.10~0.30

　　铜 Cu：≤0.10

　　锰 Mn：≤0.10

　　镁 Mg：0.35~0.6

　　铬 Cr：≤0.05

　　锌 Zn：≤0.15

　　钛 Ti：≤0.10

　　未指定的其他元素：单个：≤0.05;合计：≤0.15

　　注：①在生产者或供者与买方都同意下，挤压件和锻件(Zr+Ti)限量大可定为0.25%

　　AlZnMgCu1.5力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥245

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥140

　　伸长率 δ10 (%)：≥10

　　注 ：型材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：所有厚度

　　状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　质量特征

　　密度：2.75g/cm3。

　　弹性模量：拉伸：70.3GPa(10.2×106psi)，剪切26.4GPa(3.83×106psi)，压缩71.7GPa(10.4×106psi)

　　疲劳强度：H321和H116状态：循环5106次时160MPa(23ksi);R.R.Moore型试验。

　　性能：具有良好的延展性、抗蚀性;

　　应用：电子、电气用弹簧、开关、接插件、引线框架、连接器、端子、振动片等。AlZnMgCu1.5用于弹性材料;弹性要求特别高时，选用AlZnMgCu1.5;

　　功能：适用于制作弹性元件、零件、耐蚀零件和抗磁零件等材料。

　　规格：厚度：0.08-4.0 ; 宽度：8.0-600

　　2. 核心特性

　　特性数值/描述优势

　　超高强度抗拉强度 550-700MPa（T6状态可达700MPa+）接近低合金钢强度，但重量仅约1/3

　　高比强度比强度（强度/密度）优于钢材适合飞机、火箭等对重量敏感的应用

　　高硬度HB 150-180（T6处理后）耐磨损，适用于高载荷结构件

　　良好的断裂韧性K₁c ≥ 30MPa·√m（T7351状态）抗裂纹扩展，提高结构安全性

　　低热膨胀系数~23×10⁻⁶/K减少温度变化导致的尺寸误差

　　可焊接性（有限）需特殊工艺（如搅拌摩擦焊FSW）可用于部分焊接结构

　　耐腐蚀性（需处理）裸材易腐蚀，需阳极氧化或包铝通常通过 Alclad处理 提高耐蚀性

　　3. 主要应用领域

　　（1）航空航天 &

　　飞机主承力结构（机翼大梁、机身框架、起落架部件）

　　卫星 & 火箭结构（燃料舱、箭体支架，减重需求高）

　　导弹壳体（超高强度+轻量化）

　　（2）高端运输工具

　　赛车底盘 & 悬挂部件（F1、勒芒赛车关键结构）

　　高铁 & 磁悬浮列车结构件（高强度、抗疲劳）

　　（3）工业 & 精密机械

　　机器人机械臂（高刚性与轻量化结合）

　　高端机床结构件（减少热变形，提高加工精度）

　　（4）体育器材

　　竞技自行车车架（如环法赛车）

　　高性能登山装备（如轻量化冰镐）

　　4. 对比其他7XXX系铝合金

　　合金型号抗拉强度 (MPa)主要特点典型用途

　　AlZnMgCu1.5550-700高强度7XXX合金之一飞机主结构、

　　7075-T6560-580经典航空铝合金飞机蒙皮、结构件

　　7050-T7451510-540高抗应力腐蚀飞机厚板结构

　　7085-T7651520-550超厚板适用飞机翼梁

　　结论：

　　AlZnMgCu1.5 强度高，但加工难度大，主要用于极端高负荷场景。

　　7075 更通用，成本较低，适合一般航空结构。

　　7050/7085 抗应力腐蚀更好，适合长期服役的飞行器部件。

　　5. 加工 & 热处理建议

　　（1）热处理工艺

　　T6处理（固溶+人工时效） → 高强度（700MPa+），但抗应力腐蚀较差。

　　T73/T7351处理（过时效） → 牺牲部分强度（~600MPa），但大幅提升抗腐蚀性。

　　（2）机加工

　　推荐硬质合金或金刚石刀具，低速切削避免过热。

　　钻孔/铣削时需充分冷却，防止加工硬化。

　　（3）焊接

　　传统熔焊易开裂，推荐：

　　搅拌摩擦焊（FSW）

　　激光焊（需预热+后热处理）

　　（4）表面处理

　　阳极氧化（提高耐蚀性）

　　Alclad 包铝（航空常用，防腐蚀+疲劳抗性）

　　6. 限制与替代方案

　　❌ 主要缺点

　　应力腐蚀敏感性高（需T73处理改善）。

　　加工难度大（高硬度导致刀具磨损快）。

　　成本高昂（比7075高30%以上）。