铝合金 6061-T6
7075-T6 铝合金简介
7075-T6 铝合金是一种高强度、航空级铝合金中最常见的热处理状态。T6 状态指“固溶热处理 + 人工时效”，可获得接近峰值的强度与硬度，因此非常适合对疲劳寿命、刚性与尺寸稳定性要求极高的结构应用。
7075-T6 铝合金因其优异的强度重量比与良好的切削加工性，被广泛用于CNC 加工领域，覆盖航空航天、赛车运动、国防装备以及工业级夹具与壳体等高性能场景。
7075-T6 铝合金的化学、物理与力学性能
化学成分（典型）
元素 | 含量范围（wt.%） | 主要作用 |
|---|---|---|
铝（Al） | 余量 | 轻量化基体，提供基础耐腐蚀性 |
锌（Zn） | 5.1–6.1 | 主要强化元素，通过析出强化显著提升强度 |
镁（Mg） | 2.1–2.9 | 提高强度与硬度，优化综合力学性能 |
铜（Cu） | 1.2–2.0 | 提升硬度并改善导热性，有助于强度保持 |
铬（Cr） | 0.18–0.28 | 增强耐腐蚀性与组织稳定性，提高结构完整性 |
铁（Fe） | ≤0.50 | 残余元素 |
硅（Si） | ≤0.40 | 残余元素 |
锰（Mn） | ≤0.30 | 残余元素 |
钛（Ti） | ≤0.20 | 细化晶粒元素 |
物理性能
性能 | 典型值 | 测试标准/条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.81 g/cm³ | ASTM B311 |
熔点范围 | 477–635°C | ASTM E299 |
导热系数 | 130 W/m·K（25°C） | ASTM E1952 |
导电率 | 33% IACS（20°C） | ASTM B193 |
线膨胀系数 | 21.2 µm/m·°C | ASTM E228 |
比热容 | 960 J/kg·K | ASTM E1269 |
弹性模量 | 71.7 GPa | ASTM E111 |
力学性能（T6 状态）
性能 | 典型值 | 测试标准 |
|---|---|---|
抗拉强度 | 570 MPa | ASTM E8/E8M |
屈服强度（0.2%） | 505 MPa | ASTM E8/E8M |
延伸率 | ≥7% | ASTM E8/E8M |
硬度 | 175 HB | ASTM E10 |
疲劳强度 | 160 MPa | ASTM E466 |
冲击韧性 | 高 | ASTM E23 |
7075-T6 铝合金的关键特性
卓越的强度与疲劳性能：7075-T6 是铝合金中强度非常高的牌号之一，适用于零件在长期服役中承受动态载荷与重复应力的场景。其约 160 MPa 的疲劳强度在“重量基准”下可超过许多钢材方案，帮助实现轻量化与耐久性兼顾。
优异的可加工性：T6 状态在强度达到高水平的同时仍保持良好切削加工性。配合硬质合金刀具可进行高效加工，有利于实现 ±0.005 mm 的紧公差与优良表面质量。
低密度、高性能：密度约 2.81 g/cm³，抗拉强度可达 570 MPa，使 7075-T6 具备很高的比强度，适用于航空级轻量化结构设计。
耐腐蚀性中等：7075-T6 的天然耐腐蚀性不如 6061/6063，但通过阳极氧化或阿洛丁处理（Alodine）可显著增强在潮湿或轻盐雾环境中的防护能力。
热稳定性：在约 125–150°C 的环境中仍可保持较稳定的力学性能，适合承受摩擦或工况热的结构与运动部件。
7075-T6 的 CNC 加工挑战与解决方案
加工挑战
刀具磨损：由于硬度较高，若刀具选择与冷却不当，可能出现提前磨损。
加工硬化：需要保持稳定的进给与切削连续性，避免跳刀或局部硬区影响表面质量。
热量堆积：切削发热可能引起热变形，影响公差与形位稳定性，需要有效控温。
优化加工策略
刀具选择
参数 | 推荐方案 | 原因说明 |
|---|---|---|
刀具材料 | TiAlN 涂层硬质合金 | 耐高温、抗磨损，适合高负载切削 |
几何形状 | 中等前角，锋利刃口 | 兼顾刀具寿命与排屑效率 |
切削速度 | 150–250 m/min | 降低热变形与刃口失效风险 |
进给量 | 0.08–0.20 mm/rev | 保证稳定切屑负载，提升一致性 |
冷却方式 | 高压浇注冷却（≥30 bar） | 控温并改善排屑，提升表面质量 |
7075-T6 切削参数（符合 ISO 513）
工序 | 速度（m/min） | 进给量（mm/rev） | 切削深度（mm） | 冷却压力（bar） |
|---|---|---|---|---|
粗加工 | 150–200 | 0.15–0.20 | 2.0–4.0 | 30–50（浇注） |
精加工 | 200–250 | 0.05–0.10 | 0.2–1.0 | 50–80（雾化/浇注） |
7075-T6 CNC 零件的表面处理
阳极氧化：II 型硫酸阳极氧化可形成 5–25 µm 的耐蚀膜层；III 型硬质阳极氧化可形成最高约 50 µm 的氧化层，表面硬度约 400–600 HV，可显著提升耐磨性，并有助于提高疲劳寿命与表面稳定性。
粉末喷涂：静电喷涂膜厚通常 60–120 µm，可提升耐候性、耐磨性与耐化学性；典型固化温度范围约 150–200°C，适合外观与防护兼顾的零件。
电解抛光：可将表面粗糙度从 Ra 1.2 µm 改善至 ≤0.2 µm，显著提升外观与耐蚀表现，常用于高要求的外观件与关键功能件。
钝化：可作为喷涂/涂装前处理，帮助去除加工残留污染物并稳定表面状态；在 7075 上多用于配套工艺链的清洁与表面准备。
拉丝：可获得 Ra 0.8–1.6 µm 的装饰性纹理，提升涂层附着一致性，并提供统一的哑光或缎面外观。
阿洛丁处理（Alodine）：符合 MIL-DTL-5541F 的铬酸盐转化膜可在保持导电性的同时提供耐腐蚀防护，且对尺寸影响极小，常用于航空电子与装配面防护。
UV 涂层：通常膜厚 5–15 µm，通过 UV 光固化实现快速成膜，可提升外观透明度、抗划伤性与防潮封闭性能，适合高外观要求零件。
清漆涂层：通常形成 10–30 µm 的亮光或哑光保护层，可减少氧化与外观劣化，对精密外观面保护友好。
7075-T6 的行业应用
航空航天：翼梁、结构支架、隔框、发动机安装座等在疲劳载荷下工作的关键结构件。
国防与战术装备：高强度轻量化结构件、安装支架与连接件等，强调刚性、耐久性与尺寸稳定性。
汽车高性能与赛车：悬挂摆臂、转向节、传动连接件等对强度与重量敏感的运动部件。
机器人：轻量化结构臂、末端执行器支架、载荷安装板等需要高刚性与快速响应的部件。
工装与夹具：高精度治具、模座、定位夹具等需要承载稳定与长期尺寸一致性的结构件。
