ALCA5实测化学成分:
铝 Al(小值):余量
硅 Si:0.30~0.6
铁 Fe:0.10~0.30
铜 Cu:≤0.10
锰 Mn:≤0.10
镁 Mg:0.35~0.6
铬 Cr:≤0.05
锌 Zn:≤0.15
钛 Ti:≤0.10
未指定的其他元素:单个:≤0.05;合计:≤0.15
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%
ALCA5力学性能:
抗拉强度 σb (MPa):≥245
条件屈服强度 σ0.2 (MPa):≥140
伸长率 δ10 (%):≥10
注 :型材室温纵向力学性能
试样尺寸:所有厚度
状态:铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)
质量特征
密度:2.75g/cm3。
2. 机械性能 (在所有铝合金中名列前茅,T6状态下)
超高强度:这是其最核心的特性。
抗拉强度(σb):540-560 MPa 或更高(约等于优质钢材Q460的强度级别)。
屈服强度(σ0.2):480-500 MPa。
其比强度(强度/密度)极高,是轻量化高强度结构的绝佳选择。
中等塑性:延伸率通常在 5-8% 左右。塑性低于6061,但仍能满足多数结构件的使用要求,但在设计和加工时需注意避免应力集中。
加工性能复杂:
切削性能良好:在退火状态下,切削性能尚可;在T6高强度状态下,切削较困难,对刀具磨损较大,但加工后可以获得极佳的表面光洁度。通常需要使用硬质合金或涂层刀具。
焊接性极差:这是7075铝合金的致命弱点。因其合金含量高,热裂纹倾向非常严重,熔化焊(TIG/MIG)几乎不可行,会严重破坏其热处理状态和性能。主要采用铆接或螺栓连接。
冷成型性差:在T6状态下非常硬,基本无法进行冷弯、卷边等成型加工。复杂的成型需在退火状态(O态) 下进行,成型后再进行完整的热处理。
3. 耐腐蚀性与其他性能
耐腐蚀性:相对于1xxx、3xxx、5xxx和6xxx系铝合金,其抗一般腐蚀能力较差,尤其对应力腐蚀开裂(SCC)敏感。高应力部件在腐蚀环境中使用时必须特别注意防护(如阳极氧化、喷涂)。
疲劳性能:其疲劳性能优异,特别适用于承受循环载荷的航空结构件。
物理性能:密度约2.81 g/cm³(略高于6061),仍远轻于钢。
4. 热处理特性
严格依赖热处理:其性能完全由严格控制的T6热处理(固溶+人工时效) 决定。用户加工使用的基本都是T6态棒料。
再加工敏感性:任何局部加热(如不当焊接、过热打磨)都可能改变其微观组织和性能,特别是过时效会导致强度显著下降。
主要用途
由于其“高强度、轻量化”和“难焊接”的特性,ALCA5(7075)圆棒的应用领域非常聚焦,主要用于对重量有严格限制、对强度要求极高、且不依赖焊接的承力结构件。
1. 航空航天与军工(这是其传统和最主要市场)
飞机结构件:机身框架、翼梁、翼肋、横梁、桁条、飞机起落架部件。
导弹与火箭:弹体结构、发动机安装架、连接环。
航天器:卫星支架、相机框架。
2. 高性能运动器材与竞技装备
高端自行车:山地车和公路车的车架(部分高端型号)、前叉肩盖、曲柄、变速器导轮轴。
赛车运动:F1等赛车的悬挂推杆、转向杆、部分底盘零件。
登山与户外:攀岩快挂、冰镐头、登山杖的核心受力部件。
棒球棒:顶级铝制棒球棒。
竞技弓箭:弓身、箭台。
3. 精密模具与工装夹具
高磨损模具:用于玻璃纤维、增强塑料成型的模具,因其高强度和良好的抛光性。
航空航天钣金模具:飞机蒙皮拉伸成型模、复合材料成型模具。
高精度夹具:在高速、高负载加工中需要极高刚性和不变形的精密夹具、检具底座。
注塑模镶件:用于长寿命、高精度的注塑模具镶件。
4. 高端机械与自动化
机器人手臂关键件:高负载工业机器人的关节臂、末端执行器抓手结构。
高速主轴与转台:高精密CNC主轴的外壳、转台旋转基座,利用其高刚性和低密度。
光学平台与精密仪器:需要极高稳定性和低惯性的光学平台支撑件、精密测量仪器的框架。
5. 特种零件
高尔夫球杆头:职业级木杆杆头。
高端刀具:战术刀、生存刀的刀柄或一体龙骨结构。
赛车发动机部件:某些轻量化设计的活塞(通常使用锻造7075)。
与相关铝合金圆棒的对比(重温)
特性/牌号ALCA5 (对应7075-T6)A69 (对应6061-T6)2024-T35052-H32
核心特点超高强度,极限性能综合性能好,易加工高强度,疲劳性能好耐腐蚀性优异,塑性好
强度极高 (≥540 MPa)中高 (~310 MPa)高 (~470 MPa)低 (~230 MPa)
重量中等偏重 (密度2.81)轻 (密度2.7)中等 (密度2.78)轻 (密度2.68)
机加工性(T6态)一般极好好一般
焊接性极差良好差优秀
耐腐蚀性差 (需严格防护)良好(可阳极氧化)差(需包铝)极好
塑性/韧性中等良好中等极好
典型成本高中等高低
选择、加工与使用建议
牌号确认至关重要:采购ALCA5时,必须要求供应商提供权威的第三方检测报告,确保其化学成分(特别是Zn, Mg, Cu含量)和机械性能(抗拉、屈服强度)完全符合 7075-T6 的标准要求。市场上的“高强度铝棒”可能存在性能虚标。
连接方式选择:禁止熔化焊接。设计时应优先采用螺栓连接、铆接或过盈配合+螺纹锁固剂。
加工注意事项:
在T6状态下加工时,需使用大功率、高刚性的机床和优质刀具,采用合适的切削参数和冷却液。
避免在加工过程中产生过高的局部温度,以防材料过时效。
对于需要钻孔、攻丝的部位,应预留足够的余量,并选择合适的钻头和丝锥。
表面防护是必须的:对于所有最终产品,尤其是在户外或腐蚀性环境中使用的,必须进行有效的表面处理,如:
阳极氧化(最常用),可提供良好的耐磨和耐蚀层。
硬质阳极氧化(适用于耐磨件)。
喷涂(喷漆、喷粉)。
热处理不可逆:通常用户直接加工T6材质的棒料,不建议自行进行二次热处理,除非有非常严格的工艺控制。
总结
ALCA5圆棒铝合金(实质是7075-T6)是铝合金世界中的“战神”或“特种兵”。它为追求 极致的强度-重量比 而生,但同时也牺牲了焊接性、耐腐蚀性和部分韧性。
