AlZnMgCu1.5铝合金在大型注塑模架中的轻量化实践

　　AlZnMgCu1.5 铝合金（超硬铝合金）用途及特性分析

　　AlZnMgCu1.5 是一种 超高强度铝合金，属于 7xxx 系列（Al-Zn-Mg-Cu 系），通过 高锌（Zn）和镁（Mg）含量 及 铜（Cu）强化，使其具备接近某些钢材的强度，同时保持铝合金的轻量化优势。

　　AlZnMgCu1.5化学成分：

　　硅 Si ：0.40 ;

　　铜 Cu ：0.10;

　　镁 Mg：2.6～3.6 ;

　　锌 Zn：0.2 ;

　　锰 Mn：0.50 ;

　　铬Cr ：0.30 ;

　　铁 Fe： 0.40;

　　Ti：0.05;

　　铝 Al ：余量 。

　　AlZnMgCu1.5力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：165～265。

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥90

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　密度：20℃(68℉)时为 2.83g/cm3(0.102lb/in3)。

　　退火温度 415℃(775℉)

　　固溶温度 475℃(890℉)

　　时效温度 120-175℃(250-350℉)

　　注 ：无缝管的力学性能

　　试样尺寸：直径>12.5

　　AlZnMgCu1.5热处理工艺：

　　均匀化退火:加热440℃;保温12～14h;空冷。

　　快速退火:加热350～410℃;保温时间30～120min;空或水冷。

　　高温退火:加热350～420℃;成品厚度≥6或<6时,保温时间为2～10min或10～30min;空冷。

　　低温退火:加热250～300℃或150～180℃;保温时间为1～2h,空冷.

　　一、核心特性

　　1. 超高强度（媲美部分钢材）

　　抗拉强度（T6 状态）：≥ 550 MPa（部分优化热处理后可达 600 MPa+）

　　屈服强度（T6）：≥ 500 MPa

　　硬度（HB）：160-200（T6 热处理后）

　　比强度（强度/密度）：远高于普通结构钢，适用于航空航天和领域。

　　对比示例：

　　比 6061-T6（抗拉强度 310 MPa） 强近 1.8 倍

　　接近 AISI 4130 低合金钢（屈服强度 460 MPa）

　　2. 良好的热处理强化能力

　　可通过 T6（固溶+人工时效） 或 T73（过时效） 工艺调整性能：

　　T6：高强度，但韧性略低（适用于结构件）

　　T73：牺牲部分强度（~10%），但抗应力腐蚀能力大幅提高（适用于海洋环境）

　　3. 轻量化（密度 2.8 g/cm³）

　　比钢（7.8 g/cm³）轻 65%，适用于 飞机结构、赛车部件、无人机骨架 等减重关键领域。

　　4. 加工性能

　　切削性：优于高强钢，但硬度较高，需 硬质合金刀具（如 YG8 或 PCD 刀具）。

　　焊接性：较差（需 摩擦搅拌焊（FSW） 或 TIG 焊+特殊焊丝），否则易出现热裂纹。

　　5. 耐腐蚀性

　　普通环境：优于普通钢，但低于 5xxx 或 6xxx 铝合金（因高 Zn、Cu 含量）。

　　海洋环境：需 T73 热处理 或 表面处理（阳极氧化、喷涂） 提高耐蚀性。

　　二、典型用途

　　1. 航空航天

　　飞机结构件：机翼骨架、起落架支撑件（替代部分钢件减重）

　　火箭燃料舱体：高比强度需求

　　2. 与防弹材料

　　装甲板、轻型战车外壳（如铝基复合装甲）

　　导弹壳体、无人机机身

　　3. 高端汽车 & 赛车

　　F1 赛车底盘、高性能跑车悬挂部件

　　电动汽车电池框架（高刚性与轻量化结合）

　　4. 模具 & 工业设备

　　高负荷冲压模具镶块（部分替代模具钢）

　　精密仪器支撑架（低热变形+高刚性）

　　三、对比其他高强铝合金

　　特性AlZnMgCu1.57075-T62024-T36061-T6

　　抗拉强度 (MPa)550-600570470310

　　屈服强度 (MPa)500-550505325275

　　硬度 (HB)160-20015012095

　　焊接性差差中等好

　　典型用途/航天航空飞机蒙皮通用结构

　　四、使用注意事项

　　避免过度冷加工：可能导致应力集中，降低疲劳寿命。

　　T73 处理用于腐蚀环境：如海洋或化工设备。

　　表面防护必须：推荐 硬质阳极氧化 或 喷涂防腐涂层。

　　不适合薄壁焊接结构：易开裂，优先采用 螺栓/铆接。

　　五、市场定位

　　替代钢材：在 减重+高强度 关键领域（如飞行器、装甲）优势明显。

　　替代其他铝合金：比 7075 更强，但加工成本略高，适合应用。