WELDURAL铝合金在汽车发动机部件的高温性能表现

　　WELDURAL铝合金技术解析

　　一、材料定位与标准规范

　　WELDURAL（也称AlZnMgCu合金）是法国开发的高强度可焊铝合金，对应EN AW-7020（欧标）和AA7020（美标），属于Al-Zn-Mg系可热处理强化合金。

　　WELDURAL实测化学成分：

　　硅Si：0.50

　　铁Fe: 0.50

　　铜Cu：3.8-4.9

　　锰Mn：0.30-1.0

　　镁Mg：1.2-1.8

　　铬Cr：0.10

　　锌Zn：0.25

　　铝Al：余量

　　WELDURAL力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：110-136

　　伸长率 δ10 (%)： ≥20

　　退火温度为：415℃。

　　屈服强度 σs (MPa) ≥110

　　伸长率 δ5 (%) ≥12

　　试样毛坯尺寸 所有壁厚

　　质量特征

　　密度：2.75g/cm3。

　　弹性模量：拉伸：70.3GPa(10.2×106psi)，剪切26.4GPa(3.83×106psi)，压缩71.7GPa(10.4×106psi)

　　疲劳强度：H321和H116状态：循环5*106次时160MPa(23ksi);R.R.Moore型试验。

　　二、核心特性

　　1. 物理性能

　　密度：2.78 g/cm³

　　熔点范围：475-635℃

　　导热系数：130-140 W/(m·K)

　　热膨胀系数：23.6×10⁻⁶/°C (20-100℃)

　　电导率：34-38% IACS

　　2. 机械性能（T6状态）

　　抗拉强度：350-400 MPa

　　屈服强度：290-340 MPa

　　延伸率：8-12%

　　硬度：95-110 HB

　　断裂韧性：K₁c ≥ 30 MPa·√m

　　3. 焊接特性

　　焊接系数：0.8-0.9（母材强度保持率）

　　推荐焊接方法：

　　TIG焊接（ER5356焊丝）

　　MIG焊接（AlMg5焊丝）

　　搅拌摩擦焊（FSW）

　　焊后热处理：可进行自然时效或人工时效

　　三、典型应用领域

　　1. 交通运输

　　轨道交通：地铁/高铁车体结构件

　　汽车工业：底盘部件、悬挂系统

　　特种车辆：装甲车防爆底板

　　2. 工程结构

　　桥梁结构：可移动桥梁组件

　　建筑幕墙：大跨度支撑结构

　　塔架结构：通信基站塔体

　　3. 特种装备

　　装备：轻型装甲组件

　　航天器材：火箭燃料贮箱

　　海洋工程：海上平台结构

　　四、材料对比分析

　　性能参数WELDURAL6082-T67075-T6

　　抗拉强度(MPa)380310572

　　焊接系数0.850.60.5

　　耐蚀性★★★★★★★★★★

　　加工性★★★★★★★★★★★

　　成本指数1.21.01.5

　　五、关键工艺控制

　　1. 热处理规范

　　固溶处理：470-490℃×1h + 水淬

　　人工时效：

　　T6状态：120℃×24h

　　T7状态：160℃×18h（提高耐蚀性）

　　2. 焊接工艺要点

　　预热温度：80-120℃（板厚>6mm时）

　　层间温度：≤150℃

　　焊后处理：

　　焊后24小时内进行时效处理

　　喷丸处理改善焊缝疲劳性能

　　3. 防腐处理

　　阳极氧化：推荐厚度15-25μm

　　涂层系统：环氧底漆+聚氨酯面漆

　　包铝保护：特殊环境可采用复合板

　　六、典型应用案例

　　高铁车体侧梁：

　　结构形式：中空挤压型材

　　尺寸规格：300×150×6000mm

　　工艺特点：

　　采用搅拌摩擦焊拼接

　　焊后T7处理保证耐蚀性

　　减重效果达40%相比钢结构

　　海上钻井平台走道：

　　服役环境：C5-M海洋腐蚀环境

　　防护系统：

　　喷砂处理Sa2.5级

　　150μm环氧锌黄底漆

　　200μm聚氨酯面漆

　　设计寿命：20年免维护

　　七、材料选用指南

　　佳适用场景：

　　需要焊接的高强度结构件

　　动态载荷为主的受力构件

　　中高度腐蚀环境

　　重量敏感型结构

　　使用限制：

　　长期工作温度>150℃的工况

　　超高强度要求(>450MPa)场合

　　需要极高疲劳寿命的部件

　　成本极度敏感的项目

　　WELDURAL铝合金通过优化的Zn/Mg比(约2.5:1)和Cu的微量添加，在强度、焊接性和耐蚀性之间取得了zhuoyue平衡。其特有的"自回归"效应（焊接热影响区强度自然恢复）使其成为焊接结构的铝合金，在现代化工程结构中具有的地位。