AlZn5.5MgCu铝合金的时效强化机理与析出相演变规律

　　AlZn5.5MgCu 铝合金（Al-Zn-Mg-Cu 系）深度解析

　　AlZn5.5MgCu（通常对应 7000 系列铝合金，如 7075 或类似成分）是一种 高强度、耐磨、可热处理强化 的铝合金，广泛应用于航空航天、军事装备、模具制造及高负荷机械部件。

　　AlZn5.5MgCu实测化学成分：

　　Al :余量

　　硅 Si :≤0.25

　　铜 Cu :≤0.10

　　镁 Mg:2.2~2.8

　　锌 Zn:≤0.10

　　锰 Mn:≤0.10

　　铬 Cr:0.15~0.35

　　铁 Fe: 0.000~ 0.400

　　注:单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　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%

　　AlZn5.5MgCu力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥205

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥170

　　伸长率 δ5 (%)：≥9

　　注 ：棒材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：棒材直径(方棒、六角棒内切圆直径)≤25

　　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。AlZn5.5MgCu用于弹性材料;弹性要求特别高时，选用AlZn5.5MgCu;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

　　（1）力学性能（T6 热处理后）

　　参数典型值

　　抗拉强度 (UTS)520-580 MPa

　　屈服强度 (YS)450-500 MPa

　　延伸率 (δ)8-12%

　　硬度 (HB)150-165

　　疲劳极限180-220 MPa

　　对比普通铝合金（如6061-T6）：

　　强度高 50%+，接近部分钢材（如 Q235）

　　耐磨性优异，适合滑动摩擦部件

　　（2）热性能

　　参数典型值

　　热导率140-160 W/(m·K)

　　热膨胀系数23.6×10⁻⁶/℃

　　高工作温度150-200℃（超过后强度下降）

　　特点：

　　导热性优于钢（适用于模具冷却）

　　高温稳定性一般（长期工作建议 ≤120℃）

　　（3）耐腐蚀性

　　自然状态下耐蚀性一般（需阳极氧化/涂层防护）

　　抗应力腐蚀开裂 (SCC) 性较好（优于普通7xxx系）

　　3. 主要应用领域

　　（1）航空航天 &

　　飞机结构件（机身框架、翼肋）

　　导弹壳体（高强轻量化需求）

　　直升机旋翼部件

　　（2）模具制造

　　注塑模镶件（替代钢模，冷却更快）

　　压铸模模座（承受高锁模力）

　　吹塑模具（轻量化减少换模时间）

　　（3）高端机械部件

　　赛车/摩托车的悬挂部件

　　精密齿轮 & 传动轴（耐磨需求高）

　　机器人关节臂（高刚性+轻量化）

　　（4）运动器材

　　自行车车架 & 轮毂（如高端山地车）

　　高尔夫球杆头（高反弹性能）

　　登山扣 & 攀岩装备（高强耐冲击）

　　4. 加工与热处理工艺

　　（1）推荐热处理（T6）

　　固溶处理：470-490℃ × 2h → 水淬

　　人工时效：120-130℃ × 24h

　　效果：

　　峰值硬度（HB 160+）

　　佳强度-韧性平衡

　　（2）加工要点

　　切削加工性良好（但刀具需耐磨涂层）

　　焊接困难（需5356/4043焊丝 + 预热150℃）

　　表面处理推荐：

　　硬质阳极氧化（HV1000+）

　　微弧氧化（陶瓷层，耐蚀性↑）

　　5. 市场对比（替代材料分析）

　　材料AlZn5.5MgCu7075-T66061-T6AISI 4140钢

　　强度(MPa)520-580550310850

　　密度(g/cm³)2.812.812.707.85

　　价格(元/kg)¥80-120¥70-100¥40-60¥30-50

　　适用场景高强轻量化航空一般结构超高负荷

　　优选 AlZn5.5MgCu 的场景：

　　✅ 需要钢级强度+轻量化（如赛车部件）

　　✅ 快速冷却模具需求（如注塑模）

　　✅ 耐疲劳 & 抗冲击关键件（如无人机机架）

　　6. 总结

　　AlZn5.5MgCu 铝合金 是 7000 系高强铝合金 的代表，在 航空、模具、高端机械 领域有性。其 高强度、良好导热性、可加工性 使其成为 钢模替代方案 和 轻量化关键结构件 的理想选择，但需注意 耐蚀性一般、焊接性差 的缺点，必要时需做表面防护。