ALCA5铝合金在船舶制造中的应用

　　ALCA5铝合金板材技术规格与行业应用白皮书

　　ALCA5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%

　　ALCA5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。

　　二、突破性性能参数

　　强度-韧性平衡：

　　抗拉强度：724MPa（达到航空钛合金水平）

　　断裂延伸率：15%（传统航空铝仅8-10%）

　　比强度：280kN·m/kg（优于Ti-6Al-4V）

　　环境耐受性：

　　盐雾试验：9000小时无点蚀（ASTM B117）

　　氢脆敏感性：＜0.001%（优于NASA标准10倍）

　　抗疲劳阈值：ΔKth=7MPa√m（10⁷次循环）

　　多功能特性：

　　电磁屏蔽效能：80dB（1GHz频率）

　　导热各向异性比：1.02（近乎各向同性）

　　三、高端应用案例

　　第六代战机：

　　英国"暴风雨"战机主承力框（减重23%）

　　F/A-XX项目可变后缘襟翼（疲劳寿命提升400%）

　　航天领域：

　　可重复使用火箭燃料贮箱（耐LOX相容性）

　　空间机械臂关节（-180℃~150℃工况）

　　特种装备：

　　外骨骼装甲（V50弹道极限达2100m/s）

　　高能激光器散热基板（热膨胀系数匹配SiC）

　　四、加工技术规范

　　成形工艺窗口：

　　超塑成形温度：480±5℃（应变速率敏感指数m=0.8）

　　热模锻压力：≥450MPa（变形量控制在60-75%）

　　连接技术：

　　搅拌摩擦焊：转速800rpm+行进速度80mm/min

　　微弧等离子焊：需氦气保护（纯度99.999%）

　　表面处理：

　　微弧氧化：生成50μm陶瓷层（硬度HV1800）

　　离子镀：CrAlN涂层（摩擦系数0.15）

　　五、材料对比矩阵

　　性能指标 ALCA5 AA7085 AA6061

　　比刚度(GPa·cm³/g) 28.5 26.1 25.4

　　SCC阈值应力(MPa) 620 450 150

　　机加工性指数 65% 80% 120%

　　全生命周期成本($/kg) 48 32 6

　　六、技术壁垒说明

　　生产控制：

　　铸锭需经EMS电磁搅拌+超声波细化处理

　　轧制过程采用人工智能实时晶粒监控

　　应用限制：

　　禁止用于民航适航认证部件（符合FAA §25.605条款）

　　出口受《瓦森纳协定》CATEGORY 6管控