AlMg4.5Mn铝合金超塑性成形技术的实验与仿真分析

　　AlMg4.5Mn铝合金（5083/5A06系列）的用途及特性分析

　　一、材料概述

　　AlMg4.5Mn是一种高强度不可热处理强化的Al-Mg-Mn系防锈铝合金（国际牌号5083，国标5A06），具有的耐腐蚀性能（尤其是耐海水腐蚀）和优良的焊接性能，是海洋工程和化工设备中的铝合金材料。

　　AlMg4.5Mn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

　　AlMg4.5Mn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

　　AlMg4.5Mn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。

　　AlMg4.5Mn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（H321状态）

　　抗拉强度：275-350MPa

　　屈服强度：150-250MPa

　　延伸率：10-16%

　　硬度：70-90HB

　　剪切强度：180-220MPa

　　疲劳强度：110-130MPa（10⁷次循环）

　　2. 物理性能

　　密度：2.66g/cm³

　　弹性模量：71GPa

　　热导率：125W/(m·K)

　　线膨胀系数：23.8×10⁻⁶/°C（20-100℃）

　　电导率：29%IACS

　　3. 特殊性能

　　zhuoyue耐蚀性：尤其耐海水腐蚀

　　优异焊接性：焊后强度保持率高

　　低温性能：-196℃仍保持良好韧性

　　加工硬化：可通过冷作提高强度

　　四、热处理与加工硬化

　　1. 退火处理（O状态）

　　温度：345-370℃

　　保温时间：1-2小时

　　冷却方式：空冷

　　2. 加工硬化状态

　　H32：部分退火（强度适中）

　　H34：1/4硬状态

　　H36：1/2硬状态

　　H38：全硬状态

　　五、主要应用领域

　　1. 海洋工程

　　船舶甲板和船体结构

　　海上石油平台

　　海水淡化设备

　　潜艇耐压壳体

　　2. 化工设备

　　化工储罐和管道

　　LNG运输罐

　　酸碱处理设备

　　制药设备内衬

　　3. 交通运输

　　地铁车厢结构

　　特种车辆底板

　　冷藏集装箱

　　飞机油箱

　　4. 领域

　　两栖战车浮箱

　　导弹发射筒

　　军用快艇船体

　　移动式雷达基座

　　六、加工特性

　　1. 成形加工

　　冷成型：适合中等变形量加工

　　热成型：推荐温度200-250℃

　　深冲压：需中间退火

　　弯曲：小弯曲半径4t（t为厚度）

　　2. 切削加工

　　刀具材料：硬质合金

　　切削速度：200-350m/min

　　进给量：0.1-0.3mm/rev

　　表面粗糙度：可达Ra 0.8μm

　　3. 焊接工艺

　　MIG焊接：推荐5183或5356焊丝

　　TIG焊接：适合薄板精密焊接

　　激光焊接：焊接速度可达6m/min

　　搅拌摩擦焊：接头效率达95%

　　七、与同类合金对比

　　特性AlMg4.5Mn(5083)AlMg3(5754)AlMg1SiCu(6082)AlCuMg2(2024)

　　抗拉强度(MPa)275-350215-270290-340470-520

　　延伸率(%)10-1612-188-1210-15

　　焊接性能极优极优优良差

　　耐海水腐蚀极优极优良好中等

　　加工硬化性优良良好差中等