AlZn5.5MgCu模具铝表面的氮化处理工艺

AlZn5.5MgCu铝合金（7XXX系高强铝合金）详解

AlZn5.5MgCu 是一种 超高强度铝合金，属于7XXX系列（Al-Zn-Mg-Cu系），典型牌号如 7075、7050。其名称中的Zn5.5 表示锌含量约 5.5%，并添加 Mg（镁）和Cu（铜） 以提升强度、耐蚀性和加工性能。

AlZn5.5MgCu化学成分：

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

铝 Al ：余量

注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

AlZn5.5MgCu力学性能：

抗拉强度 σb (MPa)：≥310

条件屈服强度 σ0.2 (M其他：

单个：0.05 合计：0.15 Pa)：≥260

伸长率 δ10 (%)：≥10

注 ：型材室温纵向力学性能

试样尺寸：所有厚度

AlZn5.5MgCu热处理规范：

均匀化退火:加热475～490℃;保温12～14h;炉冷。

完全退火:加热350～400℃;随材料有效厚度不同,保温时间30～120min;以30～50℃/h速度随炉冷至300℃下,再空冷。

快速退火:加热350～460℃;保温时间30～120min;空冷。

淬火和时效:淬火495～505℃,水冷;自然时效室温96h。

1. 核心特性

(1) 机械性能（热处理后）

超高强度：

抗拉强度 ≥500 MPa（T6状态可达 570MPa），接近某些低合金钢。

屈服强度 ≥450 MPa，比6061铝合金高约50%。

高硬度：HRB 80~90（T6状态），耐磨性优于普通铝合金。

中等韧性：断裂伸长率 5~10%，需避免冲击载荷。

(2) 热性能

耐热性一般：长期使用温度建议≤120°C，高温下易软化（需T73状态改善）。

导热性：~130 W/m·K，优于钢材但低于纯铝。

(3) 耐腐蚀性

应力腐蚀敏感性：高锌含量可能导致晶间腐蚀，需通过 T73过时效处理 或 包铝（Alclad） 防护。

阳极氧化效果佳：可形成致密氧化膜，提升表面耐蚀性。

(4) 加工性能

切削性优异：适合CNC加工，但刀具磨损较快（推荐硬质合金刀具）。

焊接性差：易产生热裂纹，需采用 摩擦焊（FSW）或钎焊。

冷成型困难：高硬度导致折弯/冲压需预热。

2. 典型应用

✅ 航空航天与军工

飞机结构件（如 机翼梁、起落架部件）。

导弹壳体、卫星支架（轻量化+高强需求）。

✅ 高端工业装备

精密模具镶件（替代部分钢模，减重30%以上）。

液压缸、高强度齿轮（需表面硬化处理）。

✅ 运动器材

自行车车架、登山扣（7075-T6常见于高端品牌）。

赛车零部件（如悬挂臂、传动轴）。

✅ 汽车轻量化

高性能汽车底盘件（如特斯拉部分车型采用7XXX系）。

防撞梁（需配合特殊焊接工艺）。

⚠️ 不推荐用途

长期暴露于海水或酸碱性环境（除非有防护涂层）。

高温（>150°C）或高动态载荷场景。

3. 对比其他高强铝合金

特性AlZn5.5MgCu（7XXX）6061-T6（6XXX）2024-T3（2XXX）

抗拉强度 (MPa)500~570310470

耐蚀性较差（需防护）良好差（易晶间腐蚀）

焊接性差优差

典型用途航空/军工通用结构件飞机蒙皮

4. 热处理工艺

T6状态（峰值硬度）：

固溶处理（470~490°C，水淬）。

人工时效（120°C×24h）。

T73状态（改善耐蚀性）：

过时效（160°C×18h），牺牲10%强度换取抗应力腐蚀能力。

5. 注意事项

加工后去应力：精密零件需进行 去应力退火（150°C×2h） 防止变形。

表面处理：

硬质阳极氧化（厚度30~50μm）可提升耐磨性。

化学镀镍（Ni-P）适用于高腐蚀环境。

设计优化：避免尖锐缺口，采用大圆角过渡以减少应力集中。

6. 对应国际牌号

ISO/Al标准：EN AW-7075（AlZn5.5MgCu）。

美国：AA7075、AMS 4045（航空级）。

中国：7A09（旧牌号LC9）。

总结

AlZn5.5MgCu 是 航空航天级高强铝合金，适用于 极端轻量化+高强度需求 的场景，但需注意其耐蚀性和焊接性缺陷。在军工、高端装备和运动器材领域不可替代，但在普通工业中可能被6XXX系（如6061）或钢替代以降低成本。