AlZnMgCu1.5铝合金的微观组织演变与强化机理

　　AlZnMgCu1.5 铝合金综合技术分析

　　一、材料基本概述

　　AlZnMgCu1.5铝合金属于7xxx系超高强度铝合金，通过Zn-Mg-Cu多元合金化体系实现强化，是航空航天和国防工业领域的关键结构材料。

　　AlZnMgCu1.5化学成分：

　　铝(Al) 余量

　　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

　　机械性能

　　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℉)

　　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)。

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥180

　　屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥110

　　伸长率 δ5 (%)：≥14

　　注 ：棒材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：直径≤150

　　布氏硬度 HB ：95-100

　　质量特征

　　密度：2.90g/cm3。

　　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。

　　三、典型力学性能(T6状态)

　　1. 室温机械性能

　　抗拉强度：580-620 MPa

　　屈服强度：520-550 MPa

　　延伸率：10-12%

　　硬度：160-180 HB

　　断裂韧性：K₁c ≥ 30 MPa√m

　　2. 高温性能

　　150℃抗拉强度：≥450 MPa

　　200℃抗拉强度：≥380 MPa

　　四、材料特性分析

　　1. 优势特性

　　高强度重量比：比强度优于多数结构钢

　　良好的加工性能：可进行各种塑性成型

　　的焊接性：适用于多种焊接工艺

　　适中的成本：比钛合金更具经济性

　　2. 局限性

　　耐蚀性一般：需进行表面防护处理

　　高温性能有限：长期使用温度≤150℃

　　应力腐蚀倾向：需合理的热处理控制

　　五、主要应用领域

　　1. 航空航天

　　飞机机身结构件

　　航天器燃料贮箱

　　直升机旋翼系统

　　2. 国防工业

　　装甲车辆部件

　　导弹结构壳体

　　军用无人机框架

　　3. 交通运输

　　高速列车车体结构

　　汽车防撞构件

　　船舶上层建筑

　　4. 工业装备

　　大型压力容器

　　起重机械臂

　　高负荷工装夹具

　　六、热处理工艺

　　1. 标准热处理

　　固溶处理：470-480℃/1h，水淬

　　人工时效：120-130℃/24h

　　2. 特殊热处理

　　双级时效：100℃/8h + 160℃/16h

　　回归再时效(RRA)处理

　　形变热处理(TMT)

　　七、加工注意事项

　　切削加工：

　　推荐使用硬质合金刀具

　　切削速度：200-300 m/min

　　进给量：0.1-0.2 mm/r

　　焊接工艺：

　　推荐使用5356焊丝

　　MIG焊接保护气体：Ar+25%He

　　焊后需进行局部时效处理

　　表面处理：

　　阳极氧化膜厚：15-25μm

　　化学转化涂层

　　喷涂防腐底漆