ALCAST铝合金在航空领域的性能与应用

　　ALCAST板材铝合金深度解析

　　ALCAST铝合金概述

　　ALCAST是铝-硅系铸造铝合金的系列代号，主要用于铸造工艺而非轧制板材。这类合金具有优异的铸造性能和良好的机械性能，适用于各种铸造产品。

　　ALCAST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 。

　　ALCAST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

　　ALCAST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.

　　特点：

　　优异的流动性和铸造性能

　　良好的耐腐蚀性

　　中等强度

　　2. ALCAST 50000系列(Al-Mg系)

　　典型牌号：ALCAST 51400(相当于中国的ZL301)

　　成分：Mg 4.5-5.5%, Mn 0.1-0.4%, Al余量

　　特点：

　　优良的耐腐蚀性(特别是海水环境)

　　良好的表面处理性能

　　相对较低的铸造流动性

　　3. ALCAST 30000系列(Al-Si-Cu系)

　　典型牌号：ALCAST 31900(相当于中国的ZL104)

　　成分：Si 8.0-10.5%, Cu 2.0-4.0%, Mg 0.1-0.3%, Al余量

　　特点：

　　高强度

　　良好的高温性能

　　相对较差的耐腐蚀性

　　主要用途

　　汽车工业(占铸造铝合金总用量的约50%)

　　发动机部件：缸体、缸盖、活塞

　　传动系统：变速箱壳体、离合器壳体

　　底盘部件：转向节、控制臂

　　航空航天

　　飞机发动机零件

　　辅助设备壳体

　　起落架部件

　　电子电器

　　散热器壳体

　　电机外壳

　　电子设备支架

　　日用品

　　厨具(压力锅、平底锅)

　　灯具部件

　　家具五金件

　　性能特点

　　机械性能对比(以T6热处理状态为例)

　　牌号抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)布氏硬度(HB)

　　42100240-290180-2202-570-90

　　51400280-330140-1808-1560-80

　　31900300-350220-2601-390-110

　　铸造性能对比

　　牌号流动性热裂倾向收缩率气密性

　　42100极好低中等好

　　51400中等中等大中等

　　31900好高大极好

　　耐蚀性能

　　40000系列：极好(特别是在大气环境中)

　　50000系列：(尤其耐海水腐蚀)

　　30000系列：中等(因含铜而降低)

　　热处理工艺

　　常见热处理状态

　　T4状态：固溶处理后自然时效

　　提高强度和塑性

　　适用于大多数ALCAST合金

　　T5状态：铸造后直接人工时效

　　提高硬度

　　适用于高硅铝合金

　　T6状态：固溶处理+人工时效

　　获得高强度

　　常用的热处理方式

　　典型热处理参数(以ALCAST 42100为例)

　　固溶处理：535±5℃保温4-12小时，水淬

　　人工时效：155±5℃保温3-10小时

　　加工工艺选择

　　1. 砂型铸造

　　适用于单件或小批量生产

　　表面粗糙度Ra12.5-50μm

　　尺寸精度IT13-16级

　　2. 金属型铸造

　　适用于中等批量生产

　　表面粗糙度Ra6.3-12.5μm

　　尺寸精度IT11-13级

　　3. 压力铸造

　　适用于大批量生产

　　表面粗糙度Ra1.6-3.2μm

　　尺寸精度IT8-10级

　　实际应用案例

　　汽车发动机案例：大众EA888发动机采用ALCAST 42100合金铸造缸体，相比铸铁减重40%。

　　航空航天案例：空客A320系列飞机使用ALCAST 51400合金制造部分辅助设备壳体。

　　电子散热案例：某品牌5G基站散热器采用ALCAST 31900高压铸造，散热效率提升30%。