AlZnMgCu1.5铝合金模具表面镀层技术及其应用效果

　　一、材料基础定位

　　AlZnMgCu1.5化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 Mg：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 Mn：0.40～1.0

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.400

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　机械能力学能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥180

　　屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥110

　　伸长率 δ5 (%)：≥14

　　注 ：棒材室温纵向力学能

　　试样尺寸：直径≤150

　　屈服276Mpa

　　弯曲极限强度228 MPa 103 MPa

　　泊松比0.330

　　疲劳强度 62.1 MPa

　　固溶温度是：520℃

　　退火温度为：415℃?(2-3)h以28℃/h降温速度从415℃冷至260℃。

　　熔化温度：615～655℃。

　　比热容：90

　　技术标准AMS--A-250/11

　　质量特征

　　密度：2.710g/cm3。

　　泊松比：20℃(68F)时为0.33。

　　弹模量：拉伸：69GPa(10×106psi)

　　【AlZnMgCu1.5状态简介】

　　铝合金基本状态代号：

　　·F 自由加工状态

　　适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品，该状态产品的力学能不作规定(不常见)

　　·O 退火状态

　　适用于经退火获得强度的加工产品(偶尔会出现)

　　·H 加工硬化状态

　　适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过(也可不经过)使强度有所降低的附加热处理(一般为非热处理强化型材料)

　　·W 固熔热处理状态

　　一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段(不常见)

　　·T 热处理状态

　　(不同于F、O、H状态)

　　二、核心特性与工程价值

　　1. 优异的焊接性能

　　无预热焊接：

　　冷裂纹敏感性指数（Pcm）<0.25%，可直接焊接（对比7075需150°C预热）

　　案例：高铁车厢骨架（激光-MIG复合焊，焊后无需热处理）

　　2. 应力腐蚀门槛值高

　　慢应变速率试验（3.5% NaCl溶液）：

　　低Cu含量减少晶界η相（CuAl₂）析出

　　T73过时效处理优化晶界化学

　　断裂时间比7075长3倍，得益于：

　　3. 动态载荷适应性

　　疲劳极限（R=-1）：

　　140 MPa（10⁷次循环），优于6061-T6（110 MPa）

　　应用场景：

　　摩托车轮毂（承受20Hz高频振动）

　　三、典型应用领域

　　1. 交通运输轻量化

　　新能源汽车电池托盘：

　　采用 FSW搅拌摩擦焊（焊接效率提升40% vs 传统MIG）

　　通过 盐雾试验 1000h无晶间腐蚀

　　船舶上层建筑：

　　与 5083-H116 搭配使用（异种金属焊接采用Al-Mg-Si系焊丝）

　　2. 工程机械结构件

　　高空作业平台臂架：

　　减重30% vs Q345钢，同时满足EN 13001-3-1疲劳标准

　　液压油缸壳体：

　　内壁需 硬质阳极氧化（膜厚50μm，硬度＞400HV）

　　3. 消费电子高端化

　　超薄笔记本电脑外壳：

　　0.6mm厚度冲压（r/t=0.8，远优于5052-H32的r/t=1.2极限）

　　表面处理：微弧氧化生成 类陶瓷层（介电常数ε=9-11）

　　四、热处理与强化机制

　　1. 热处理规范

　　状态工艺参数组织特征

　　T6470°C/1h固溶→水淬→120°C/24h时效GP区+η'相弥散强化

　　T73470°C/1h→水淬→160°C/8h+180°C/8h粗化η相提升耐蚀性

　　2. 焊接后处理

　　焊后自然时效：

　　强度恢复至母材90%（室温放置96h后）

　　局部激光退火：

　　采用1064nm光纤激光（功率800W，扫描速度2m/min）消除焊接残余应力

　　五、与竞品性能对比

　　参数AlZnMgCu1.5 (T6)6061-T67075-T6

　　比强度130 MPa·cm³/g100 MPa·cm³/g200 MPa·cm³/g

　　焊接系数0.850.950.65

　　盐雾腐蚀率0.02 mm/year0.03 mm/year0.15 mm/year

　　冲压成形极限FLD₀=0.35FLD₀=0.28FLD₀=0.18

　　六、关键工艺控制点

　　轧制工艺：

　　热轧终轧温度控制在300-320°C（避免Mg₂Si粗化）

　　冷轧总变形量＞60%以获得细晶组织

　　表面处理：

　　化学铣切：NaOH溶液浓度80g/L，温度50°C，蚀刻速率0.1mm/min

　　三价铬钝化：Cr³+浓度3g/L，pH=3.8，膜重1.2g/m²

　　机加工参数：

　　硬质合金刀具，切削速度200m/min，进给量0.1mm/rev