WELDURAL铝合金的极端温度性能稳定性研究

　　Weldural板材铝合金的用途及特性详解

　　一、Weldural铝合金基本介绍

　　Weldural是国际铝业协会(AA)注册的7xxx系列铝合金(通常对应7075合金的改进型)，专为焊接应用优化的高强铝合金板材。其名称"Weldural"源自"Weld"(焊接)和"Duralumin"(硬铝)的组合，突显其可焊接特性。

　　WELDURAL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 。

　　WELDURAL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)

　　WELDURAL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。

　　二、核心特性分析

　　1. 机械性能

　　高强度：典型抗拉强度510-540MPa(高于普通结构钢)

　　良好延展性：延伸率10-12%(优于常规7xxx合金)

　　焊接后强度保留率：85-90%(7075仅50-60%)

　　2. 焊接特性

　　创新合金设计：通过调整Zn/Mg/Cu比例减少焊接裂纹倾向

　　焊后热处理适应性：可进行焊后固溶+时效处理

　　多工艺兼容：

　　MIG/TIG焊接：推荐使用ER5356或ER5183焊丝

　　搅拌摩擦焊(FSW)：特别适合厚板连接

　　激光焊：可实现低变形焊接

　　3. 物理化学特性

　　密度：2.81g/cm³

　　热导率：130W/(m·K)

　　耐蚀性：

　　海洋大气环境：优于7075约40%

　　抗应力腐蚀：通过T73回火优化

　　特殊表面处理：适合铬酸阳极氧化或等离子电解氧化

　　三、典型应用领域

　　1. 航空航天

　　焊接机身结构：替代传统铆接设计(减重15-20%)

　　液体火箭燃料箱：NASA曾用于Saturn系列火箭

　　无人机整体框架：如MQ-9"死神"的焊接主梁

　　2. 交通运输

　　轨道车辆：

　　地铁车体焊接结构(如阿尔斯通Citadis)

　　高铁地板梁(日本新干线N700系)

　　特种车辆： • 装甲车防爆底板(英国BAE系统) • 消防车云梯结构

　　3. 装备

　　舰船上层建筑：美国"朱姆沃尔特"级驱逐舰部分结构

　　导弹发射架：焊接整体成型设计

　　便携式桥梁：英国BR90突击桥的承载构件

　　4. 工业设备

　　压力容器：工作压力可达8MPa(需配合特殊焊后热处理)

　　石油平台组件：北海油气田的耐腐蚀支架

　　大型模具基板：注塑机模板(替代传统钢材)

　　四、加工使用指南

　　1. 焊接工艺要点

　　参数 MIG推荐值 TIG推荐值

　　保护气体 Ar+25%He 纯Ar

　　电流类型 脉冲DC AC(方波)

　　热输入控制 ≤1.8kJ/mm ≤1.2kJ/mm

　　层间温度 ≤100℃ ≤80℃

　　2. 焊后处理建议

　　去应力退火：180℃×8h(针对重要承力件)

　　再时效处理：

　　T6回火：120℃×24h

　　T73回火：107℃×7h+163℃×7h(提升耐蚀性)

　　表面强化：建议微弧氧化处理(膜厚30-50μm)

　　3. 配套使用材料

　　紧固件：建议使用Al-5.6Mg合金螺栓

　　密封材料：氟橡胶(如Viton)相容性佳

　　防腐涂层：环氧锌黄底漆+聚氨酯面漆体系