HOKOTOL铝合金在复杂模具制造中的高效替代方案

　　HOKOTOL 铝合金板材技术报告

　　1. 概述

　　HOKOTOL（浩科托铝）是一种高强、高韧、耐腐蚀的铝合金板材，主要应用于航空航天、装备、船舶制造和高端工业设备。该合金通过优化的Zn-Mg-Cu-Zr合金体系，在保持高强度的同时，显著提升了抗应力腐蚀开裂（SCC）性能，适用于极端环境下的结构件。

　　HOKOTOL化学成分：

　　铝 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： 0.4 0 。

　　HOKOTOL力学性能：

　　抗拉强度(σb ) ：170～305MPa

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥65

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　退火温度为：345℃。

　　质量特征

　　密度：2.80g/cm3。

　　泊松比：20℃(68F)时为0.33。

　　弹性模量：拉伸：72.4GPa(10.5×106psi)

　　剪切：28.0GPa(4.0×106psi)

　　压缩：73.8GPa(10.7×106psi)

　　HOKOTOL表面质量要求：

　　1、表面不允许有裂纹、腐蚀和硝盐痕迹。

　　2、表面上允许有深度不超过缺陷所在部位壁厚公称尺寸8%的起皮、气泡、表面粗超和局部机械损伤，但缺陷大深度不能超过0.5,缺陷总面积不超过板材总面积

　　的5。

　　3、允许供货方沿型材纵向打光至表面光滑。

　　4、其他要求：有需求方和供货方自己拟定。

　　特点：

　　高Zn/Mg比（~3:1）→ 强化η相（MgZn₂）析出

　　Zr微合金化 → 细化晶粒，提高再结晶温度

　　低Fe/Si → 减少脆性夹杂物

　　3. 核心特性

　　（1）机械性能（T76状态）

　　性能指标 数值范围 典型值

　　抗拉强度 (Rm) 580-630 MPa 600 MPa

　　屈服强度 (Rp0.2) 520-560 MPa 540 MPa

　　延伸率 (A5) 10-14% 12%

　　硬度 (HBW) 165-185 175

　　断裂韧性 (K1C) 30-35 MPa·√m 32 MPa·√m

　　（2）物理性能

　　密度：2.83 g/cm³

　　热膨胀系数 (20-200℃)：23.8 × 10⁻⁶/K

　　热导率：135 W/(m·K)

　　电导率：30% IACS

　　（3）耐腐蚀性

　　盐雾试验 (500h)：腐蚀速率<0.02 mm/year

　　应力腐蚀门槛值 (KISCC)：18 MPa·√m（优于7075-T76）

　　剥落腐蚀等级：EC级（GB/T 22639）

　　4. 微观结构特征

　　主要强化相：

　　η'相（MgZn₂，尺寸10-30 nm）

　　T相（Al₂Mg₃Zn₃，尺寸20-50 nm）

　　S相（Al₂CuMg，尺寸50-100 nm）

　　晶粒结构：

　　等轴晶（平均尺寸20 μm）

　　亚晶界位错密度：10¹⁰-10¹¹ cm⁻²

　　5. 热处理工艺

　　（1）标准热处理制度

　　工艺 温度 时间 冷却方式

　　固溶处理 475-485℃ 1h/25mm 水淬（>30℃/s）

　　时效 (T76) 120℃×8h + 160℃×18h 分阶段 空冷

　　（2）特殊工艺（RRA处理）

　　回归再时效：120℃×24h → 200℃×30min → 120℃×24h

　　效果：强度提升5%，K1C提高10%

　　6. 典型应用领域

　　（1）航空航天

　　飞机机翼梁（高抗弯刚度）

　　火箭燃料贮箱（耐氢脆）

　　无人机机身（轻量化+高承载）

　　（2）船舶与海洋工程

　　舰艇装甲板（抗弹道冲击）

　　深海探测器壳体（耐高压腐蚀）

　　海上平台结构件（抗海水剥落腐蚀）

　　（3）防务

　　装甲车侧裙板（抗IED冲击）

　　导弹发射导轨（耐高温烧蚀）

　　枪械机匣（高疲劳寿命）

　　（4）工业高端装备

　　液压机立柱（抗应力松弛）

　　精密机床导轨（低热变形）

　　核电设备支架（抗辐射脆化）

　　7. 加工技术指南

　　（1）成形加工

　　热轧：400-450℃（变形率≤70%）

　　冷轧：变形量≤10%（避免开裂）

　　超塑成形：490℃ / 应变速率 2×10⁻⁴ s⁻¹（延伸率≥400%）

　　（2）焊接工艺

　　方法 参数 备注

　　FSW 转速1200 rpm / 进给80 mm/min 焊缝强度≥母材90%

　　激光焊 功率4 kW / 氦气保护 热影响区<1.5mm

　　电子束焊 加速电压60 kV / 真空度10⁻³ Pa 深宽比>10:1

　　（3）表面处理

　　微弧氧化：膜厚50-100 μm / 硬度HV≥1500

　　等离子电解氧化：耐电压>1000V

　　化学镀镍-PTFE：摩擦系数<0.1

　　8. 对比优势（vs 7050-T7451）

　　性能 HOKOTOL-T76 7050-T7451

　　比强度 212 MPa·cm³/g 205 MPa·cm³/g

　　KISCC 18 MPa·√m 12 MPa·√m

　　疲劳极限 (10⁷ cycles) 260 MPa 230 MPa

　　高温 (150℃) 强度保持率 80% 70%