QC-7铝合金在5G基站外壳中的应用

　　QC-7 铝合金板材技术报告

　　1. 概述

　　QC-7 是一种高强度、高耐腐蚀性的铝合金板材，属于 Al-Zn-Mg-Cu（7xxx系） 合金家族。该材料广泛应用于航空航天、装备、精密机械及高端运动器材等领域，提供优异的强度-韧性平衡，并具有良好的断裂韧性和抗疲劳性能。

　　QC-7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 。

　　QC-7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)

　　QC-7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。

　　低Fe/Si → 减少脆性杂质相

　　3. 核心特性

　　（1）机械性能（T651状态）

　　性能指标 数值范围 典型值

　　抗拉强度 (Rm) 510-540 MPa 525 MPa

　　屈服强度 (Rp0.2) 470-500 MPa 485 MPa

　　延伸率 (A50) 10-12% 11%

　　断裂韧性 (KIC) 28-32 MPa·√m 30 MPa·√m

　　硬度 (HV) 160-175 170

　　（2）物理性能

　　密度：2.81 g/cm³

　　热膨胀系数 (20-100℃)：23.4 × 10⁻⁶/K

　　热导率：140 W/(m·K)

　　电导率：38% IACS

　　（3）耐环境性能

　　盐雾试验 (3000h)：大点蚀深度<50μm（ASTM B117）

　　应力腐蚀门槛值 (KISCC)：18 MPa·√m（GM试验法）

　　高温稳定性：200℃下强度保持率>85%

　　4. 微观结构特征

　　主要强化相：

　　η'相（MgZn₂，尺寸4-8 nm）

　　T相（Al₂Mg₃Zn₃，尺寸10-20 nm）

　　晶界结构：

　　非连续析出（GBP间距>200 nm）

　　亚晶粒尺寸：2-5 μm

　　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±5℃ 1h 水淬（>30℃/s）

　　人工时效 (T651) 120℃×24h + 160℃×8h 双级时效 空冷

　　（2）回归再时效（RRA）优化

　　回归阶段：200℃×30min → 再时效：120℃×24h

　　效果：KIC提升20%，强度损失<3%

　　6. 典型应用领域

　　（1）航空航天

　　飞机蒙皮（疲劳寿命≥10⁵循环）

　　火箭燃料储箱（低温韧性-196℃ AKV>25J）

　　卫星支架（CTE匹配碳纤维复合材料）

　　（2）装备

　　装甲板（7.62mmV50≥850 m/s）

　　导弹导轨（模态阻尼比ξ>0.02）

　　舰船桅杆（海水全浸腐蚀率<0.02 mm/year）

　　（3）精密机械

　　数控机床横梁（热变形<3μm/m·℃）

　　机器人关节臂（比刚度≥26 GPa/(g/cm³)）

　　光学平台（谐振频率>500 Hz）

　　（4）高端运动器材

　　赛车底盘（比强度180 kN·m/kg）

　　登山扣具（破断力≥30 kN）

　　高尔夫杆头（打击面硬度HRB≥85）

　　7. 加工技术指南

　　（1）成形加工

　　热轧：终轧温度350-400℃

　　超塑性成形：450℃ / m=0.5 / 应变速率10⁻³ s⁻¹

　　蠕变时效成形：175℃/100MPa×6h（回弹角<0.5°）

　　（2）连接工艺

　　方法 参数 备注

　　激光焊 功率4kW / 氦气保护 焊缝系数0.90

　　FSW 转速800rpm / 行进速度150mm/min 无析出软化区

　　铆接 2117-T4铆钉 / 干涉量6-8% 疲劳寿命提升3倍

　　（3）表面处理

　　微弧氧化：膜厚50μm / 绝缘电阻>100MΩ

　　化学镀镍 | 厚度15μm / 孔隙率<0.1个/cm²

　　激光毛化 | Sa 1.5-2.0μm / 油膜保持时间>72h

　　8. 对比优势（vs 7075-T651）

　　性能 QC-7 T651 7075 T651

　　强度/密度比 187 kN·m/kg 175 kN·m/kg

　　裂纹扩展速率 da/dN=1.2×10⁻⁸ m/cycle 2.5×10⁻⁸ m/cycle

　　淬火敏感性 临界厚度120mm 80mm

　　各向异性 Δσ<15MPa Δσ<30MPa

　　9. 质量控制标准

　　AMS 4050H（航空航天材料规范）

　　GB/T 3191-2019（铝及铝合金挤压棒材）

　　NADCAP（特种工艺认证）

　　10. 技术发展趋势

　　增材制造：开发QC-7粉末（SLM致密度>99.5%）

　　仿生结构：蜂窝夹层压缩强度提升60%

　　智能监测：嵌入光纤传感器实时应变反馈

　　QC-7铝合金通过成分优化与工艺创新，在极端环境承力结构领域持续替代传统钢材与钛合金。