ALHIGHCE铝合金在新能源电池壳体的应用潜力

　　ALHIGHCE铝合金全面技术解析

　　一、材料分类与标准

　　ALHIGHCE是法国Pechiney公司开发的一种高强高韧铝合金系列，属于Al-Zn-Mg-Cu系可热处理强化铝合金。该系列合金以其zhuoyue的强度-韧性平衡性能著称，主要应用于航空航天和国防工业领域。

　　ALHIGHCE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

　　ALHIGHCE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

　　ALHIGHCE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。

　　ALHIGHCE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(T74状态)

　　抗拉强度：510-550MPa

　　屈服强度：470-500MPa

　　延伸率：10-14%

　　断裂韧性(K₁C)：28-32MPa·m¹/²

　　硬度：HB 150-170

　　2. 物理性能

　　密度：2.82g/cm³

　　熔点范围：475-635℃

　　热导率：134W/(m·K)

　　线膨胀系数：23.6×10⁻⁶/K(20-100℃)

　　3. 特殊性能

　　强度-韧性平衡：

　　抗应力腐蚀：优良(T74状态)

　　疲劳性能：高周疲劳强度高

　　焊接性能：可焊性一般，需特殊工艺

　　四、热处理工艺

　　1. 固溶处理

　　温度：465-475℃

　　时间：1-2小时(根据厚度)

　　冷却：水淬(20-30℃)

　　2. 时效处理

　　T74状态：

　　一级时效：120℃×6-8h

　　二级时效：160℃×10-12h

　　五、主要应用领域

　　1. 航空航天

　　飞机机身结构件

　　机翼蒙皮和桁条

　　起落架支撑结构

　　航天器承力部件

　　2. 国防工业

　　装甲车辆结构件

　　导弹壳体

　　军用飞机关键部件

　　海军装备结构件

　　3. 高端工业

　　赛车底盘部件

　　高性能运动器材

　　石油钻探设备

　　大型模具制造

　　六、加工制造技术

　　1. 锻造工艺

　　锻造温度：380-430℃

　　变形量：50-70%

　　模具预热：250-300℃

　　2. 机械加工

　　切削速度：100-200m/min

　　进给量：0.1-0.3mm/rev

　　刀具材料：硬质合金或PCD

　　3. 焊接工艺

　　FSW搅拌摩擦焊：佳选择

　　MIG焊接：ER5183焊丝

　　TIG焊接：需预热150-200℃

　　七、表面处理技术

　　阳极氧化：

　　硬质阳极氧化(膜厚50-100μm)

　　耐磨性优异

　　喷涂处理：

　　环氧底漆+聚氨酯面漆系统

　　耐盐雾2000h以上

　　化学转化：

　　铬酸盐处理

　　无铬环保处理

　　八、与同类高强铝合金对比

　　性能指标ALHIGHCE 70407075-T742024-T351

　　抗拉强度(MPa)530510470

　　屈服强度(MPa)485450325

　　延伸率(%)121018

　　断裂韧性★★★★★★★★★★★★

　　抗应力腐蚀★★★★☆★★★☆★★☆