QC-7铝合金在船舶上层建筑的耐蚀性研究

　　QC-7铝合金板材技术报告

　　一、材料基本概况

　　QC-7是美国凯撒铝业(Kaiser Aluminum)研发的高强度可焊铝合金，属于Al-Zn-Mg-Cu系（对应AA7000系列改进型）。该材料通过优化的Zn/Mg比和特殊时效工艺实现强度与焊接性的平衡，主要应用于军用装甲车辆和特种运输装备。

　　QC-7化学成分：

　　铬(Cr)≤0.04

　　锆(Zr)0.08～0.15

　　锌(Zn)5.7～6.7

　　硅(Si)≤0.12

　　铁(Fe)0.000～0.150

　　锰(Mn)≤0.10

　　镁(Mg)1.9～2.6

　　钛(Ti)≤0.06

　　铜(Cu)2.0～2.6

　　铝(Al) 余量

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　QC-7铝棒力学性能：

　　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 ：管材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：所有壁厚

　　QC-7铝合金热处理工艺

　　1、熔炼

　　QC-7合金特点是含Mn，Mn是难熔金属，熔炼温度应控制在740-760℃。取样前均匀搅拌两次以上，保证金属完全熔化、温度准确、成分均匀。搅拌后在铝液深度的中部、炉膛左右两侧各取一个样进行分析，分析合格后即可转炉。

　　2、净化与铸造

　　熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行喷粉、喷气精炼，精炼温度735-745℃，时间15分钟，精炼完后静置30分钟。通过此过程除气、除渣、净化熔体。　熔

　　铸时在铸模至炉口间有两道过滤装置，炉口有泡沫陶瓷过滤板(30PPI)过滤，铸造前用14目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣。

　　三、物理性能参数

　　性能测试条件典型值

　　密度20℃2.81 g/cm³

　　弹性模量室温71 GPa

　　热膨胀系数20-100℃23.8×10⁻⁶/K

　　热导率25℃125 W/(m·K)

　　电阻率20℃0.049 μΩ·m

　　四、机械性能（T76状态）

　　1. 标准性能

　　text复制代码硬度：HB 160-175   抗拉强度：540-570 MPa   屈服强度：480-510 MPa   延伸率：≥7%夏比冲击功：≥12 J (室温)

　　2. 不同厚度性能梯度

　　厚度(mm)抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)

　　6-12550-570490-5107-8

　　12-25540-560480-5006-7

　　25-50530-550470-4905-6

　　五、热处理工艺规范

　　1. 标准处理流程

　　固溶处理：

　　470-480℃×1h/25mm

　　喷淋淬火（冷却速率>150℃/s）

　　双级时效：

　　阶段：105℃×8h

　　第二阶段：155℃×18h

　　2. 特殊处理工艺

　　回归再时效(RRA)：

　　固溶→120℃×24h→180℃×1h→120℃×24h

　　强度提升5-8%

　　形变热处理：

　　固溶→温轧(200℃)→时效

　　断裂韧性提高20%

　　六、典型应用领域

　　1. 国防

　　装甲车辆侧裙板（抗14.5mm）

　　两栖战车浮力舱

　　防爆车底板结构

　　军用桥梁构件

　　2. 特种运输

　　运钞车防弹舱体

　　危化品运输罐体

　　极地考察车骨架

　　防反伏击车(MRAP)

　　3. 工业防护

　　核电站屏蔽结构

　　防爆压力容器

　　大型液压机框架

　　重型机械防护罩

　　七、焊接技术要点

　　1. 焊接工艺规范

　　text复制代码推荐方法：双丝MIG焊(ER5356+ER4043混合焊丝)保护气体：Ar+25%He热输入控制：<15 kJ/cm层间温度：80-120℃

　　2. 焊接接头性能

　　性能母材(T76)MIG焊缝FSW焊缝

　　抗拉强度(MPa)550420480

　　屈服强度(MPa)490360430

　　延伸率(%)756

　　八、抗弹性能数据

　　1. 弹道测试结果

　　威胁等级测试标准防护效果

　　STANAG 4569 Lv37.62×51mm AP25mm厚度可防护

　　NIJ IV级.30-06 AP35mm厚度可防护

　　中国GJB 4.10-8312.7mm穿甲燃烧弹40mm厚度可防护

　　2. 复合装甲方案

　　三明治结构：

　　外层：10mm QC-7

　　中间层：6mm UHMWPE

　　内层：8mm QC-7

　　总重量比均质钢装甲轻45%

　　九、加工制造要点

　　1. 机加工参数

　　工序切削速度(m/min)进给(mm/rev)刀具选择

　　铣削400-6000.15-0.25金刚石涂层立铣刀

　　钻孔30-500.05-0.10含钴高速钢钻头

　　车削350-5000.12-0.20陶瓷刀片

　　锯切2000-3000-硬质合金齿锯

　　2. 特殊工艺要求

　　应力消除：

　　振动时效处理

　　频率120Hz，时间30min/m²

　　爆炸成形：

　　炸药量0.8-1.2g/cm²

　　水中距离100-150mm

　　可实现复杂曲面成形