WELDURAL铝合金的低温超塑性成形研究

　　WELDURAL铝合金详细技术分析

　　WELDURAL铝合金的基本特性

　　WELDURAL是一种可焊接的高强度铝合金，属于Al-Zn-Mg-Cu系合金家族。这种合金设计用于需要焊接后仍保持高强度结构的应用场合，填补了传统高强度铝合金(如7075)焊接性能不佳的技术空白。

　　WELDURAL的化学成分：

　　硅Si：0.40

　　铁Fe: 0.40

　　铜Cu：0.10

　　Mn:0.15-0.40

　　铬Cr：0.15-0.40

　　镁Mg：2.0-2.8

　　铁+硅Fe+Si：0.60

　　钛Ti：0.15

　　铝Al：余量

　　其他：

　　单个：0.05 合计：0.15

　　力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≤147

　　伸长率 δ10 (%)：≥14

　　拉伸强度(25°CMPa)

　　屈服强度(25°CMPa)

　　硬度500kg力10mm球

　　延伸率1.6mm(1/16in)厚度

　　密度是2.72g/cm3

　　注 ：花纹板室温力学性能，管材室温纵向力学性能。

　　物理与机械特性

　　物理性能

　　密度: 2.80 g/cm³

　　熔点范围: 477-638°C

　　热膨胀系数: 23.4×10⁻⁶/K(20-100°C)

　　热导率: 134 W/(m·K)

　　电导率: 34% IACS

　　机械性能(典型值)

　　抗拉强度(T6状态): 440-480 MPa

　　屈服强度(T6状态): 380-420 MPa

　　伸长率: 10-14%

　　硬度(HB): 120-135

　　剪切强度: 260-290 MPa

　　疲劳强度(10⁷ cycles): 130-150 MPa

　　主要应用领域

　　交通运输行业

　　铁路车辆: 高速列车车体结构、转向架构件

　　特种车辆: 消防车升降平台、起重机臂架

　　船舶结构: 甲板构件、上层建筑

　　建筑与工程

　　大型空间结构: 体育场馆穹顶、展览中心屋顶

　　桥梁工程: 人行天桥主体结构

　　塔架结构: 通信塔、输电塔

　　工业装备

　　压力容器: 轻量化气体储罐

　　工程机械: 挖掘机臂架、高空作业平台

　　输送系统: 大型物料输送机框架

　　焊接特性详解

　　焊接方法选择

　　MIG焊接: 方法，使用5356或5183焊丝

　　TIG焊接: 薄板焊接适用

　　激光焊接: 高精度连接

　　搅拌摩擦焊(FSW): 优质接头，但设备投资大

　　焊接工艺参数(参考)

　　参数 MIG焊接 TIG焊接

　　保护气体 Ar或Ar+He 纯Ar

　　电流类型 DCEP DCEN

　　焊丝直径 1.2-1.6mm 1.6-2.4mm

　　电流范围 180-280A 150-220A

　　电压范围 22-28V 12-18V

　　焊接接头性能

　　焊接效率: 约75-85%(与母材强度比)

　　热影响区(HAZ): 宽度约10-15mm

　　焊后热处理: 推荐人工时效(120°C×24h)

　　热处理工艺

　　标准热处理循环

　　固溶处理: 465-475°C保温后水淬

　　自然时效: T4状态(室温放置96小时)

　　人工时效: T6状态(120°C×24小时)

　　焊后热处理方案

　　局部时效: 仅对焊缝区域加热处理

　　整体时效: 适用于小型结构件

　　阶梯时效: 先低温(80°C)后高温(120°C)处理

　　材料优势与限制

　　核心优势

　　焊接性能优异: 明显优于传统7xxx系合金

　　强度保持率高: 焊后强度下降小于15%

　　裂纹敏感性低: 热裂纹倾向小

　　应力腐蚀抗力: 优于普通7xxx合金

　　使用限制

　　成本因素: 比6061高约30-40%

　　厚度限制: 佳焊接厚度3-20mm

　　表面处理: 阳极氧化效果一般

　　超厚板焊接: 需要特殊工艺控制

　　表面处理方案

　　喷砂处理: 增加表面粗糙度提高涂层附着力

　　化学转化: 铬酸盐或钛锆系转化膜

　　粉末喷涂: 聚酯或氟碳涂层

　　复合处理: 阳极氧化+封闭处理

　　与其他可焊铝合金的对比

　　参数 WELDURAL 6061 7003 7005

　　抗拉强度(MPa) 440-480 310 320 350

　　屈服强度(MPa) 380-420 275 260 300

　　焊接效率(%) 75-85 85-95 70-80 75-85

　　焊后时效要求 必须 可选 必须 必须

　　典型用途 重载结构 一般结构 车辆部件 运输设备

　　WELDURAL铝合金特别适合需要焊接组装的高强度结构应用，在保持接近传统7xxx系合金强度的同时显著改善了焊接性能，为工程设计提供了更多可能性。正确选择焊接方法和后续热处理是确保其性能的关键因素。