AlCuMg2铝合金的应力腐蚀敏感性技术

　　AlCuMg2铝合金（2XXX系列）的用途及特性分析

　　一、材料概述

　　AlCuMg2是一种可热处理强化的变形铝合金，属于硬铝系列（类似国际牌号2024）。该合金以铜和镁为主要合金元素，具有高强度、良好的耐热性和优异的疲劳性能，是航空工业中重要的结构材料之一。

　　AlCuMg2化学成分：

　　硅 Si ：≤0.50

　　铜 Cu ：3.8～4.9

　　镁 Mg：1.2～1.8

　　锌 Zn：≤0.30

　　锰 Mn：0.30～0.9

　　钛 Ti ：≤0.15

　　镍 Ni：≤0.10

　　铁 Fe：0.000～ 0.500

　　铁+镍 Fe+Ni： 0.000～ 0.500

　　AlCuMg2力学性能：

　　电导率20℃(68℉)---30-40

　　(%IACS)

　　密度(20℃)(g/cm3)---2.78

　　抗拉强度(25°C MPa)---472

　　屈服强度(25°C MPa)---325

　　硬度(500kg力10球)---120

　　延伸率(1.6(1/16in)厚度) ---10

　　大剪应力(MPa)---285

　　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)≤22

　　AlCuMg2热处理规范：

　　均匀化退火：加热480～495℃;保温12～14h;炉冷。

　　退火:加热390～430℃;保温时间30～120min;炉冷至300℃，空冷。

　　快速退火：加热350～370℃;保温时间为30～120min;空冷。

　　淬火和时效:淬火495～505℃,水冷;人工时效185～195℃,6～12h,空冷;自然时效:室温96h。

　　AlCuMg2热处理工艺：

　　状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂

　　纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。

　　质量特征

　　剪切强度：合金(裸)和包铝合金，O状态：152MPa(22ksi);合金(裸)T6，T7451状态：331MPa(48ksi);包铝合金T6，T7451状态：317MPa(46ksi)。

　　硬度：O状态：60HB;T6,T7451状态：150HB;数据取自直径10球及在500kg载荷下30s的测试结果。

　　泊松比:0.33。

　　弹性模量：拉伸：71.0GPa(10.3×106psi)，剪切：26.9GPa(3.9×106psi)，压缩72.4GPa(10.5×106psi)

　　疲劳强度：T6，T7451，T73状态：光滑无缺口试件在R·R·Moore型测试中循环5×108次，为159MPa(23ksi)。

　　三、核心特性

　　1. 机械性能（T351状态）

　　抗拉强度：470-520MPa

　　屈服强度：290-340MPa

　　延伸率：10-15%

　　硬度：120-140HB

　　剪切强度：260-290MPa

　　疲劳强度：140-160MPa（10⁷次循环）

　　2. 物理性能

　　密度：2.78g/cm³

　　弹性模量：73GPa

　　热导率：121W/(m·K)

　　线膨胀系数：23.2×10⁻⁶/°C（20-100℃）

　　电导率：30%IACS

　　3. 特殊性能

　　高强度/重量比：比强度优于许多钢材

　　良好耐热性：可在150℃长期工作

　　优异疲劳性能：裂纹扩展速率低

　　加工硬化能力强：适合冷作硬化处理

　　四、热处理工艺

　　1. 固溶处理

　　温度：495-505℃

　　保温时间：20-60分钟（根据厚度）

　　冷却方式：水淬（水温<30℃）

　　2. 时效处理

　　自然时效（T3/T4状态）：

　　室温时效：96小时以上

　　人工时效（T6/T8状态）：

　　单级时效：190℃/8-12h

　　双级时效：120℃/3h + 160℃/6h

　　五、主要应用领域

　　1. 航空航天

　　飞机蒙皮（厚度0.5-6mm）

　　机身框架和桁条

　　机翼下壁板

　　航天器燃料箱

　　2. 交通运输

　　高速列车车体结构

　　赛车底盘组件

　　重型卡车车轮

　　船舶上层建筑

　　3. 装备

　　装甲板

　　导弹壳体

　　军用桥梁构件

　　雷达天线结构

　　4. 工业应用

　　高压气瓶

　　起重机臂

　　模具基板

　　机器人结构件

　　六、加工特性

　　1. 成形加工

　　冷加工：适合轧制、拉伸、弯曲（小弯曲半径3t）

　　热加工：锻造温度350-450℃

　　深冲性能：中等，需中间退火

　　2. 切削加工

　　刀具材料：硬质合金或PCD

　　切削速度：200-300m/min

　　进给量：0.1-0.3mm/rev

　　表面粗糙度：可达Ra 0.8μm

　　3. 连接工艺

　　铆接：主要连接方式，需用2117铆钉

　　焊接：

　　惰性气体保护焊（需4043/4145焊丝）

　　搅拌摩擦焊效果良好

　　胶接：需表面阳极氧化处理

　　七、与同类合金对比

　　特性AlCuMg2(2024)AlZnMgCu1(7075)AlMgSi1(6061)AlCu4Ti(2014)

　　抗拉强度(MPa)470-520520-570310-370480-520

　　延伸率(%)10-157-1112-178-12

　　耐蚀性中等较差良好中等

　　焊接性差极差优良差

　　典型状态T3/T8T6T6T6