WELDURAL铝合金是种经典的航空级高强材料,它在航空航天领域用得最多。给它取这个名字有点误导人,“Weld”听起来好像很好焊,但实际上它基本不能用熔焊的方法来连接,焊接区域特别容易出裂纹,强度也会损失得厉害,通常只有母材的50%到70%。所以这种材料一般是用铆接或者螺栓来拼接。好在它的耐热性很不错,得益于铜、镁等合金元素的强化作用,在125°C到250°C的温度下还能保持很高的强度。不过它的耐腐蚀性一般,抗应力腐蚀开裂的能力比较弱,平时需要通过阳极氧化、涂漆或者包铝来保护。尽管焊接性不好,但它的疲劳性能和断裂韧性都很好,在承受循环载荷的时候表现出色。 这种材料的化学成分里铝占了主要成分。除了铝之外,硅的含量在0.25%左右,铜大概是0.10%,镁的含量在2.2%到2.8%之间,锌是0.10%,锰是0.10%,铬的含量在0.15%到0.35%之间,铁大概是0.4%。力学性能方面,抗拉强度(σb)在170Pa到305Pa之间。弹性模量(E)达到了69.3Gpa到70.7Gpa。它的密度是2.80g/cm³。退火温度要控制在345℃。 尽管它的抗腐蚀性能不是特别理想,但在高压气瓶、机械部件中的轴和齿轮等方面还是可以使用的。像波音、空客这些民用飞机的机身和机翼结构就大量用到了WELDURAL这种材料。高端交通运输比如赛车车架和装甲车辆的轻量化部件也会用它。 它和其他类似材料相比有很大不同。比如说和6061(Al-Mg-Si系)对比起来,6061的强度只有300MPa左右,但是焊接性、耐腐蚀性还有加工性能都比WELDURAL好很多。6061被称为“万能铝”,广泛用于船舶、车辆还有通用结构里。再比如和7075(Al-Zn-Mg-Cu系)相比的话,7075的强度能超过500MPa。不过它的韧性、抗疲劳性和抗应力腐蚀性通常比不上WELDURAL。 所以在使用WELDURAL的时候必须注意状态标识非常重要。它的性能高度依赖于热处理的状态。常见的状态有O态(退火态)、T3/T4态(固溶+自然时效)还有T6/T851态(固溶+人工时效)。选择时一定要明确所需状态。 加工方面最好在退火或者新淬火状态下进行冷加工或成形,然后再进行时效强化。机加工的时候它切削性能不错,但属于粘性材料,需要锋利的刀具和合理的工艺来避免积屑瘤。 总结下来呢,WELDURAL铝合金以Д16/2024为代表是一种在对重量和强度要求特别高的领域里广泛应用的材料。