QC-7铝合金的用途及特性分析

基本概述

QC-7是美国铝业公司(Alcoa)开发的一种高强度铸造铝合金，属于Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金。该合金以其优异的耐热性、良好的铸造性能和较高的机械强度而著称，特别适合制造高温工作环境下的零部件。

材料标准与成分

1. 标准对照

AA标准: QC-7 (Alcoa专有牌号)

UNS编号: A02170

中国近似牌号: ZL205A (类似但不完全相同)

QC-7铝合金化学成分：

铝 Al ：余量

硅 Si ：0.40

铜 Cu ：0.10

镁 Mg：4.04.9

锌 Zn：0.25

锰 Mn：0.401.0

钛 Ti ：0.15

铬 Cr：0.050.25

铁 Fe： 0.000 0.400

注：单个:0.05;合计:0.15

力学性能：

抗拉强度 σb (MPa)173～244

条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥70

密度 2.68克/立方厘米

试样尺寸：所有壁厚

注：管材室温纵向力学性能 不同状态不同的性能。

主要特性

1. 机械性能

高强度: 抗拉强度可达380-450MPa (T6状态)

高屈服强度: 280-350MPa

延伸率: 2-5% (取决于热处理状态)

硬度: HB 110-140

疲劳强度: 约140MPa (10⁷次循环)

2. 物理性能

密度: 2.85g/cm³

热膨胀系数: 22.5×10⁻⁶/K (20-100°C)

热导率: 130W/(m·K)

电阻率: 0.052μΩ·m

弹性模量: 74GPa

3. 耐热性能

短期耐热: 可达350°C

长期耐热: 可在250°C下持续工作

热疲劳性能: 优于普通铸造铝合金

4. 工艺性能

铸造性能: 良好，流动性中等

机加工性: 良好(约为易切削钢的70%)

焊接性: 有限，推荐使用氩弧焊

表面处理: 可阳极氧化、化学镀镍等

热处理工艺

1. 固溶处理

温度: 525±5°C

时间: 8-12小时(取决于铸件厚度)

冷却方式: 热水淬(60-100°C)

2. 时效处理

T5状态: 人工时效175°C×8h

T6状态: 人工时效190°C×10h

T7状态: 过时效处理(提高尺寸稳定性)

典型应用领域

1. 航空航天

发动机部件: 压气机壳体、涡轮导向器支座

辅助动力装置: 外壳、支架等

航空液压系统: 高压阀体、泵壳

2. 汽车工业

涡轮增压系统: 涡轮壳体、中间体

高性能制动系统: 卡钳、支架

传动系统: 变速箱壳体

3. 军事装备

装甲车辆: 传动箱体、炮塔部件

导弹部件: 导引头壳体、推进系统零件

4. 工业设备

塑料机械: 注塑机模板、挤出机部件

液压机械: 高压泵体、阀块

食品加工设备: 高温灭菌设备部件

与其他耐热铝合金的对比

特性QC-7A201.0242.0224.0

主要合金系Al-Cu-Mg-NiAl-Cu-Ag-MgAl-Cu-Ni-MgAl-Cu-Mg-Mn

抗拉强度(MPa)380-450400-480310-380350-420

延伸率(%)2-53-61-34-8

最高使用温度(°C)350300250200

铸造性能良好中等良好优秀

成本中等高中等低

使用注意事项

铸造工艺控制:

推荐使用金属型铸造或低压铸造

浇注温度控制在720-750°C

需设置合理的冒口和冷铁

热处理要点

固溶处理后应立即时效处理

厚大件淬火时需注意变形控制

避免在400-500°C区间缓慢冷却

加工建议

使用硬质合金刀具

切削速度建议30-60m/min

推荐使用含硫切削液

设计考虑

避免壁厚突变设计

最小壁厚建议≥3mm

重要受力部位可设置加强筋

QC-7铝合金特别适合制造要求兼具以下特性的部件：

需要在200-350°C温度范围内工作

承受较高机械载荷

要求良好的尺寸稳定性

需要减轻重量但保持强度

这种材料在航空航天和高端工业领域具有重要地位，是替代钢制部件实现轻量化的理想选择之一。