ALCA5铝合金成分优化的应用

　　ALCA5铝合金的用途及特性分析

　　ALCA5铝合金概述

　　ALCA5是一种中等强度的铝合金材料，属于铝-铜-镁系合金，具有优良的综合性能。其名称中的"AL"代表铝(Aluminum)，"CA"代表铜(Copper)，"5"表示特定的合金成分比例。

　　ALCA5化学成分：

　　硅 Si ：0.40 ;

　　铜 Cu ：0.10;

　　镁 Mg：2.6～3.6 ;

　　锌 Zn：0.2 ;

　　锰 Mn：0.50 ;

　　铬Cr ：0.30 ;

　　铁 Fe： 0.40;

　　Ti：0.05;

　　铝 Al ：余量 。

　　ALCA5力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：165～265。

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥90

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　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 ：无缝管的力学性能

　　试样尺寸：直径>12.5

　　ALCA5热处理工艺：

　　均匀化退火:加热440℃;保温12～14h;空冷。

　　快速退火:加热350～410℃;保温时间30～120min;空或水冷。

　　高温退火:加热350～420℃;成品厚度≥6或<6时,保温时间为2～10min或10～30min;空冷。

　　低温退火:加热250～300℃或150～180℃;保温时间为1～2h,空冷.

　　物理特性

　　密度：约2.78 g/cm³，比钢轻约35%

　　熔点：约640-655°C

　　导热系数：约130-150 W/(m·K)

　　导电率：约30-35% IACS

　　热膨胀系数：23-24×10⁻⁶/°C (20-100°C)

　　机械性能

　　抗拉强度：350-400 MPa (T6状态)

　　屈服强度：250-300 MPa (T6状态)

　　延伸率：8-12% (T6状态)

　　硬度：约100-120 HB (T6状态)

　　疲劳强度：约130-150 MPa (10⁷循环)

　　主要特性

　　良好的强度重量比：比强度接近某些低合金钢

　　优良的加工性能：包括铸造、锻造、挤压和机加工性能

　　耐腐蚀性：在一般大气环境中表现良好，但不如纯铝或5xxx系合金

　　热处理强化性：可通过固溶处理和时效(T6)显著提高强度

　　焊接性：可焊接，但焊接部位强度会下降，需后处理

　　典型应用领域

　　航空航天领域

　　飞机结构件：如翼肋、隔框等次承力结构

　　航天器部件：卫星支架、火箭壳体部分零件

　　直升机旋翼部件

　　交通运输领域

　　汽车悬挂系统零件

　　高速列车车体结构件

　　船舶上层建筑部件

　　工业制造领域

　　模具制造(特别是塑料模具)

　　液压系统部件

　　机械传动零件(齿轮、轴套等)

　　其他应用

　　运动器材(如自行车车架、登山装备)

　　光学仪器支架

　　电子设备外壳(需要强度与轻量化兼顾的场合)

　　热处理工艺

　　ALCA5铝合金常用的热处理工艺包括：

　　T4状态：固溶处理后自然时效

　　固溶温度：约495-505°C

　　保温时间：根据厚度0.5-3小时

　　快速水淬

　　T6状态：固溶处理后人工时效

　　固溶处理同上

　　人工时效：150-170°C，8-16小时

　　T7状态：过时效处理，提高尺寸稳定性

　　加工注意事项

　　切削加工：推荐使用硬质合金刀具，适当冷却

　　焊接：优先选用TIG焊接，焊后需热处理恢复性能

　　表面处理：可进行阳极氧化、化学转化膜等处理

　　腐蚀防护：在恶劣环境中需涂装防护

　　与其他铝合金的比较

　　与2024合金比较

　　ALCA5强度略低于2024，但加工性能更好

　　ALCA5焊接性优于2024

　　成本通常比2024低15-20%

　　与6061合金比较

　　ALCA5强度高于6061(T6状态)

　　6061耐蚀性更好

　　ALCA5更适合高温应用

　　市场供应形式

　　ALCA5铝合金常见的供应形式包括：

　　板材：厚度0.5-50mm

　　棒材：直径10-300mm

　　管材：各种规格

　　型材：挤压成型

　　锻件：定制形状

　　铸件：砂铸或金属型铸造

　　未来发展趋势

　　在新能源汽车轻量化中的应用潜力

　　3D打印用ALCA5粉末的研发

　　纳米改性提升性能的研究

　　回收再利用技术的改进

　　ALCA5铝合金因其均衡的性能和相对较低的成本，在多个工业领域持续发挥着重要作用，特别是在需要中等强度与良好加工性能兼顾的应用场合。