WELDURAL铝合金激光增材制造的孔隙缺陷抑制策略

　　WELDURAL铝合金深度解析

　　1. 基本介绍

　　WELDURAL是一种可焊性优异的高强度铝合金，属于Al-Cu-Mg系(2xxx系列)变形铝合金。初由法国Pechiney公司开发，专为焊接结构应用设计，在航空航天领域有广泛应用。

　　WELDURAL实测化学成分：

　　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: 0.000~ 0.400

　　注:单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　未指定的其他元素：单个：≤0.05;合计：≤0.15

　　注：①在生产者或供者与买方都同意下，挤压件和锻件(Zr+Ti)限量大可定为0.25%

　　WELDURAL力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥205

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥170

　　伸长率 δ5 (%)：≥9

　　注 ：棒材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：棒材直径(方棒、六角棒内切圆直径)≤25

　　状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　质量特征

　　密度：2.75g/cm3。

　　弹性模量：拉伸：70.3GPa(10.2×106psi)，剪切26.4GPa(3.83×106psi)，压缩71.7GPa(10.4×106psi)

　　疲劳强度：H321和H116状态：循环5106次时160MPa(23ksi);R.R.Moore型试验。

　　性能：具有良好的延展性、抗蚀性;

　　应用：电子、电气用弹簧、开关、接插件、引线框架、连接器、端子、振动片等。WELDURAL用于弹性材料;弹性要求特别高时，选用WELDURAL;适用于制作弹性元件、零件、耐蚀零件和抗磁零件等材料。

　　规格：厚度：0.08-4.0 ; 宽度：8.0-600

　　2. 核心特性

　　2.1 机械性能

　　典型抗拉强度：380-420 MPa(时效后)

　　屈服强度：240-280 MPa

　　延伸率：12-18%

　　硬度：HB 100-120

　　疲劳极限：130-150 MPa(10⁷ cycles)

　　2.2 物理特性

　　密度：2.78 g/cm³

　　热导率：134 W/(m·K)

　　电导率：35% IACS

　　热膨胀系数：23.6×10⁻⁶/°C(20-100℃)

　　3. 化学成分(典型值)

　　元素含量(%)作用

　　Cu3.8-4.5强化相形成

　　Mg1.2-1.6增强时效响应

　　Mn0.4-0.8提高强度

　　Fe≤0.20杂质控制

　　Si≤0.15杂质控制

　　Zn≤0.10杂质控制

　　Ti0.05-0.15晶粒细化

　　4. 突出特点

　　4.1 焊接性能

　　焊接系数：可达0.9(母材强度的90%)

　　推荐焊接方法：MIG(使用2319焊丝)

　　无需预热：适合现场焊接作业

　　热影响区窄：仅2-3倍板厚

　　4.2 热处理特性

　　自然时效：T4状态，室温下4-6天达峰值

　　人工时效：T6状态，160℃×10-12小时

　　退火工艺：415℃×2小时缓冷

　　5. 主要应用领域

　　5.1 航空航天

　　飞机机身焊接结构

　　火箭燃料储箱

　　航天器承力框架

　　直升机旋翼部件

　　5.2 轨道交通

　　高铁车体焊接结构

　　地铁车厢骨架

　　轻轨车辆防撞梁

　　5.3 工业装备

　　压力容器

　　大型焊接平台

　　起重机臂架

　　工程机械框架

　　6. 产品形式与规格

　　6.1 常见形态

　　板材：0.5-150mm厚度

　　型材：各种结构型材

　　管材：焊接管与无缝管

　　锻件：自由锻与模锻件

　　6.2 标准规范

　　AMS：AMS 4150

　　EN：EN AW-2024

　　GB：GB/T 3191-2019

　　7. 加工指南

　　7.1 切削加工

　　刀具材料：推荐硬质合金或PCD

　　切削速度：200-300 m/min(车削)

　　进给量：0.1-0.3 mm/rev

　　冷却液：建议使用乳化液

　　7.2 成型工艺

　　冷成型：适合简单弯曲

　　热成型：180-200℃可改善成型性

　　超塑成型：特殊条件下可实现

　　8. 耐蚀性防护

　　8.1 表面处理

　　阳极氧化：硬质氧化膜厚25-50μm

　　包铝处理：商用纯铝包覆层

　　喷涂防护：环氧底漆+聚氨酯面漆

　　8.2 防腐设计

　　避免与异种金属接触

　　注意排水设计防积水

　　关键部位增加牺牲阳极

　　9. 与类似合金对比

　　特性WELDURAL2024-T37075-T66061-T6

　　焊接性★★★★★★★☆☆☆★☆☆☆☆★★★★☆

　　强度★★★★☆★★★★★★★★★★★★★☆☆

　　耐蚀性★★★☆☆★★☆☆☆★★☆☆☆★★★★☆

　　疲劳性能★★★★☆★★★☆☆★★★☆☆★★★★☆

　　成本★★★☆☆★★★☆☆★★★★☆★★★★☆