ALCA5铝合金化学成分与力学性能全面解析

　　ALCA5板材铝合金：高性能航空级材料解析

　　一、基本概述

　　ALCA5 是一种航空级铝合金板材，通常属于 Al-Cu（2xxx系列）或 Al-Zn-Mg-Cu（7xxx系列）的高强度变形铝合金。其命名可能遵循行业或企业内部标准（如"AL"代表铝，"CA"可能表示铜Cu或特殊处理，"5"为合金变种编号）。

　　该材料主要应用于航空航天、、赛车及高端装备制造，特点是高强度、轻量化、耐疲劳，但加工难度较高，需特殊工艺处理。

　　ALCA5化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 Mg：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 Mn：0.40～1.0

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.400

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　机械能力学能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥180

　　屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥110

　　伸长率 δ5 (%)：≥14

　　注 ：棒材室温纵向力学能

　　试样尺寸：直径≤150

　　屈服276Mpa

　　弯曲极限强度228 MPa 103 MPa

　　泊松比0.330

　　疲劳强度 62.1 MPa

　　固溶温度是：520℃

　　退火温度为：415℃?(2-3)h以28℃/h降温速度从415℃冷至260℃。

　　熔化温度：615～655℃。

　　比热容：90

　　技术标准AMS--A-250/11

　　质量特征

　　密度：2.710g/cm3。

　　泊松比：20℃(68F)时为0.33。

　　弹模量：拉伸：69GPa(10×106psi)

　　【ALCA5状态简介】

　　铝合金基本状态代号：

　　·F 自由加工状态

　　适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品，该状态产品的力学能不作规定(不常见)

　　·O 退火状态

　　适用于经退火获得强度的加工产品(偶尔会出现)

　　·H 加工硬化状态

　　适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过(也可不经过)使强度有所降低的附加热处理(一般为非热处理强化型材料)

　　·W 固熔热处理状态

　　一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段(不常见)

　　·T 热处理状态

　　(不同于F、O、H状态)

　　二、核心特性

　　1. 力学性能（典型值）

　　参数数值范围（T6/T651状态）

　　抗拉强度 (UTS)450-550 MPa

　　屈服强度 (YS)380-450 MPa

　　延伸率 (Elongation)8-12%

　　硬度 (Brinell)120-150 HB

　　2. 物理特性

　　密度：2.78-2.85 g/cm³（略高于普通铝合金，因含高比例铜/锌）

　　熔点：约500-635°C（取决于具体成分）

　　导热系数：120-160 W/(m·K)（适合散热结构件）

　　3. 耐环境性能

　　耐腐蚀性：一般（需表面处理如阳极化或涂层，尤其在盐雾环境）

　　抗应力腐蚀开裂 (SCC)：可通过T7x过时效处理改善

　　4. 加工特性

　　切削性：较差，需硬质合金刀具（推荐涂层钻头/铣刀）

　　焊接性：受限（建议采用摩擦搅拌焊FSW或电子束焊）

　　成型性：冷加工困难，热成型需控制温度（300-400°C）

　　三、典型应用领域

　　行业具体用途核心需求匹配

　　航空航天飞机蒙皮、翼梁、起落架部件高比强度+疲劳抗力

　　防务装甲车辆轻量化结构、导弹舱体抗冲击+减重

　　赛车/超跑底盘强化件、悬挂连杆刚性+轻量化

　　高端装备精密仪器支架、航天器太阳翼骨架尺寸稳定性+低热膨胀

　　四、与同类材料对比

　　特性ALCA52024-T37075-T6

　　强度 (MPa)450-550470570

　　焊接性★★☆☆☆★★☆☆☆★☆☆☆☆

　　耐蚀性★★☆☆☆★★☆☆☆★☆☆☆☆

　　成本高中高高

　　关键差异：ALCA5可能通过调整Cu/Mg比例或添加Sc/Zr等微合金元素，在抗蠕变或高温性能上优于传统2xxx/7xxx系合金。

　　五、使用注意事项

　　热处理：

　　固溶处理（480-500°C）→ 水淬 → 时效（120-180°C×24h）以优化强度。

　　避免过时效导致强度下降（T7状态仅用于耐蚀优先场景）。

　　表面防护：

　　推荐硬质阳极氧化（膜厚20-50μm）或阿洛丁（Alodine）处理。

　　加工建议：

　　钻孔时使用高螺旋角钻头，配合润滑剂降低刀具磨损。

　　激光切割参数需优化（功率≥2kW，氮气保护防氧化）。