ALCAST铝合金在航天器部件模具中的应用探索

　　ALCAST铝合金综合技术解析

　　一、材料基本概况

　　ALCAST是瑞士Alcan公司开发的专用铸造铝合金系列，主要针对高性能铸造需求设计，包含多个子牌号，兼具优良铸造性能与力学性能。

　　二、系列分类及典型牌号

　　1. 主要系列划分

　　系列主要合金系典型牌号主要特点

　　ALCAST-MAl-Mg系ALCAST-M1耐蚀性优异

　　ALCAST-SAl-Si系ALCAST-S2流动性好

　　ALCAST-HAl-Cu系ALCAST-H3高强度

　　ALCAST-TAl-Si-Cu-Mg系ALCAST-T4综合性能平衡

　　三、核心特性矩阵

　　铸造性能：螺旋流动性测试达700-900mm

　　机械性能：T6状态抗拉强度高可达450MPa

　　X射线质量：可达ASTM E155 3级标准

　　气密性：氦泄漏率<1×10⁻⁶ mbar·L/s

　　焊接性能：TIG焊接裂纹率<5%

　　ALCAST化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 Mg：2.2~2.8

　　锌 Zn：≤0.10

　　锰 Mn：≤0.10

　　铬 Cr：0.15～0.35

　　铁 Fe： ≤0.40

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　密度是2.72g/cm3

　　AIMg2.5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

　　退火温度为：345℃。

　　注：管材室温纵向力学性能

　　不同状态不同的性能。

　　硬度：O状态：40HB;T4、T451状态：58HB;T6,T651状态：90HB;数据取自直径10球及在500kg载荷下30s的测试结果。

　　注：①在生产者或供者与买方都同意下，挤压件和锻件(Zr+Ti)限量大可定为0.25%

　　五、力学性能对比

　　牌号状态抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)布氏硬度(HB)

　　M1F2201101260

　　S2T6310250590

　　H3T73803203110

　　T4T63502904100

　　六、主要应用领域

　　1. 汽车工业(占比约45%)

　　发动机缸体/缸盖

　　变速箱壳体

　　底盘结构件

　　电动马达外壳

　　2. 航空航天(占比约25%)

　　辅助动力装置壳体

　　液压系统部件

　　机载设备支架

　　3. 工业设备(占比约20%)

　　液压阀体

　　泵壳体

　　压缩机部件

　　4. 其他领域(占比约10%)

　　医疗设备框架

　　测试仪器基座

　　高端音响部件

　　七、铸造工艺性能

　　工艺适应性对比

　　工艺类型适用性表面粗糙度(μm)尺寸精度(CT)

　　砂型铸造★★★★☆Ra12-25CT8-10

　　金属型铸造★★★★★Ra6-12CT6-8

　　低压铸造★★★★☆Ra3-8CT5-7

　　压铸★★☆☆☆Ra1-3CT4-6

　　典型工艺参数

　　浇注温度：680-750℃(视具体牌号)

　　模具温度：

　　金属型：200-300℃

　　砂型：150-200℃

　　凝固梯度控制：建议保持30-50℃/cm

　　八、热处理规范

　　标准热处理路线

　　固溶处理：

　　温度：500-540℃(±5℃)

　　时间：4-8小时(壁厚每25mm增加1小时)

　　冷却介质：60-80℃水

　　时效处理：

　　T5：160-180℃×6-10h

　　T6：175-190℃×8-12h

　　T7：200-220℃×4-8h

　　九、加工特性

　　机加工推荐参数

　　工艺切削速度(m/min)进给量(mm/rev)刀具材料

　　车削150-3000.1-0.3金刚石涂层

　　铣削200-4000.05-0.15陶瓷刀具

　　钻孔50-1000.05-0.1硬质合金

　　攻丝10-20-钴高速钢

　　十、材料优势分析

　　质量稳定性：成分波动控制在±0.5%

　　工艺窗口宽：浇注温度允许偏差±15℃

　　缺陷率低：气孔率<0.5%

　　再生性能好：可回用率达85%

　　十一、典型缺陷防控

　　缺陷类型产生原因预防措施

　　缩松补缩不足优化冒口设计

　　热裂收缩受阻增加退让性

　　气孔含氢量高熔体精炼

　　夹渣熔体污染过滤净化

　　ALCAST系列通过jingque的成分控制和优化的生产工艺，在铸造铝合金领域建立了性能，特别适合要求高可靠性的关键部件制造。