ALCAST铝合金的导电性与机械性能的协同优化

　　ALCAST铝合金全面技术解析

　　一、材料分类与标准

　　ALCAST是英国铝业公司(Alcan)开发的一种铸造铝合金系列，属于Al-Si系铸造合金，具有优异的铸造性能和机械性能。该系列包含多个具体牌号，如ALCAST 201、ALCAST 301等，主要应用于汽车和航空航天领域。

　　ALCAST化学成分：

　　硅 Si ：≤0.50

　　铜 Cu ：3.8～4.9

　　镁 Mg：1.2～1.8

　　锌 Zn：≤0.30

　　锰 Mn：0.30～0.9

　　钛 Ti ：≤0.15

　　镍 Ni：≤0.10

　　铁 Fe：0.000～ 0.500

　　铁+镍 Fe+Ni： 0.000～ 0.500

　　ALCAST力学性能：

　　电导率20℃(68℉)---30-40

　　(%IACS)

　　密度(20℃)(g/cm3)---2.78

　　抗拉强度(25°C MPa)---472

　　屈服强度(25°C MPa)---325

　　硬度(500kg力10球)---120

　　延伸率(1.6(1/16in)厚度) ---10

　　大剪应力(MPa)---285

　　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)≤22

　　ALCAST热处理规范：

　　均匀化退火：加热480～495℃;保温12～14h;炉冷。

　　退火:加热390～430℃;保温时间30～120min;炉冷至300℃，空冷。

　　快速退火：加热350～370℃;保温时间为30～120min;空冷。

　　淬火和时效:淬火495～505℃,水冷;人工时效185～195℃,6～12h,空冷;自然时效:室温96h。

　　ALCAST热处理工艺：

　　状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂

　　纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。

　　质量特征

　　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。

　　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)。

　　三、核心材料特性

　　1. 机械性能(T6热处理状态)

　　抗拉强度：280-320MPa

　　屈服强度：240-280MPa

　　延伸率：2-5%

　　弹性模量：71GPa

　　硬度：HB 90-110

　　2. 物理性能

　　密度：2.68g/cm³

　　熔点范围：570-630℃

　　热导率：121W/(m·K)

　　线膨胀系数：21.5×10⁻⁶/K(20-100℃)

　　3. 特殊性能

　　铸造性能：流动性好，热裂倾向低

　　切削性能：切削加工性良好

　　耐蚀性：中等，需表面处理

　　焊接性能：可焊性一般

　　四、热处理工艺

　　1. 固溶处理

　　温度：525±5℃

　　时间：4-12小时(根据壁厚)

　　冷却：热水淬(60-80℃)

　　2. 人工时效

　　T5处理：155℃×3-5h

　　T6处理：175℃×6-8h

　　五、主要应用领域

　　1. 汽车工业

　　发动机缸体

　　变速箱壳体

　　转向节

　　车轮支架

　　2. 航空航天

　　飞机液压部件

　　辅助动力装置壳体

　　起落架部件

　　3. 工业设备

　　液压泵壳体

　　压缩机部件

　　重型机械部件

　　六、铸造工艺技术

　　1. 高压压铸

　　注射速度：3-5m/s

　　压力：600-1000bar

　　模具温度：180-220℃

　　2. 砂型铸造

　　浇注温度：710-740℃

　　砂型硬度：80-90(硬度计读数)

　　冷却速率控制：关键工艺参数

　　3. 金属型铸造

　　模具预热温度：250-300℃

　　涂料厚度：0.1-0.3mm

　　循环时间：3-8分钟

　　七、表面处理技术

　　阳极氧化：

　　膜厚10-25μm

　　硬度HV300-500

　　喷涂处理：

　　环氧底漆+聚氨酯面漆

　　耐盐雾1000h以上

　　化学转化：

　　无铬转化处理

　　环保型表面处理

　　八、与同类铸造铝合金对比

　　性能指标ALCAST 301A356-T6380-F

　　抗拉强度(MPa)300275320

　　屈服强度(MPa)260205160

　　延伸率(%)363

　　铸造性能★★★★☆★★★★★★★★★

　　耐蚀性★★★☆★★★★★★☆