QC-10板材铝合金的热处理工艺

　　QC-10 航空级高韧性铝合金技术解析

　　1. 材料基础信息

　　QC-10是美国铝业公司(Alcoa)专为航空结构件开发的高韧性铝合金，属于Al-Zn-Mg-Cu系合金的改进型，具有优异的强度-韧性平衡性能。

　　QC-10化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 g：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 n：0.40～1.0

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.400

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　QC-10力学性能：

　　电导率20℃(68℉)---30-40(%IACS)

　　抗拉强度(25°C Pa)---472

　　屈服强度(25°C Pa)---325

　　硬度(500kg力10球)---120

　　延伸率(1.6(1/16in)厚度) ---10

　　剪应力(Pa)---285

　　注 ：管材室温力学性能

　　试样尺寸：壁厚/ (所有)

　　状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　质量特征

　　密度：2.90g/c3。

　　剪切强度：合金(裸)和包铝合金，O状态：152Pa(22ksi);合金(裸)T6，T7451状态：331Pa(48ksi);包铝合金T6，T7451状态：317Pa(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·oore型测试中循环5×108次，为159Pa(23ksi)。

　　3. 核心性能参数

　　3.1 典型力学性能(T7451状态)

　　抗拉强度：580-620 MPa

　　屈服强度：530-560 MPa

　　延伸率：12-15% (标距50mm)

　　断裂韧性(K₁C)：34-38 MPa√m

　　疲劳极限：240 MPa (10⁷次循环)

　　3.2 物理特性

　　密度：2.80 g/cm³

　　热导率：140 W/(m·K)

　　线膨胀系数：23.5×10⁻⁶/°C (20-100℃)

　　弹性模量：72 GPa

　　4. 特殊热处理工艺

　　4.1 三级时效处理

　　预时效：115℃×8h (形成GP区)

　　中温时效：155℃×10h (η'相析出)

　　终时效：175℃×8h (稳定η相)

　　4.2 回归再时效(RRA)

　　回归阶段：200℃×1h

　　再时效：120℃×24h

　　效果：保持T73耐蚀性同时提升强度8%

　　5. 典型应用领域

　　5.1 航空结构件

　　飞机机翼下壁板

　　起落架支撑结构

　　舱门承力框架

　　5.2 航天装备

　　运载火箭燃料贮箱

　　卫星结构支架

　　航天器对接机构

　　5.3 特殊工业

　　核电站抗震结构

　　高速列车防撞梁

　　精密机床横梁

　　6. 先进加工技术

　　6.1 机加工参数

　　工艺刀具材质切削速度(m/min)进给量(mm/rev)

　　粗铣SiAlON陶瓷600-8000.15-0.25

　　精铣PCD刀具1000-15000.03-0.05

　　钻孔硬质合金40-600.08-0.12

　　6.2 特种成型

　　等温锻造：330-380℃温度区间

　　超塑成形：470℃下延伸率可达350%

　　电磁成形：适合复杂曲面零件

　　7. 焊接特性

　　7.1 推荐焊接方法

　　搅拌摩擦焊(FSW)：接头效率达90%

　　激光-MIG复合焊：热输入小变形小

　　电子束焊：深宽比可达15:1

　　7.2 焊后处理

　　焊后12h内进行去应力退火(120℃×24h)

　　局部激光冲击强化处理

　　渗透检测+超声波检测双重检验

　　8. 腐蚀防护方案

　　8.1 表面处理对比

　　工艺膜厚(μm)硬度(HV)盐雾试验(h)

　　硬质阳极氧化50-70400-5001000

　　微弧氧化80-1201000-12003000

　　离子镀CrN3-52000-2200500