2024年4月11日发(作者：戴维斯缺阵湖人进攻)

2006年第01期（总第85期）

铝合金厚板的性能、应用与市场（一）

北京安泰科信息开发有限公司 王祝堂

中铝贵州分公司 胡海

摘要：本文是《铝合金中厚板的生产、市场与应用》（见《中国铝业》2005年第一、二期）一文的

姊妹篇，重点介绍全球铸造铝合金厚板的生产、性能、市场与应用情况。一些铝业公司研发出了一批有

优异性能的铸造厚板铝合金，如美国铝业公司的Mic-6，柯鲁斯铝业公司的Giantal、Hokotol合金，它

们在国民经济的各个领域获得了日益广泛的应用。特别是在工模具制造业，用铸造铝合金厚板制造塑料

模具其成本比钢的至少低35%；在航空器与机器制造业，用铝合金厚板制造的零件可取代大多数锻件。

生产铝合金是一项高新技术。中国应建铸造铝合金厚板项目。

关键词：铸造铝合金厚板，Mic-6合金，5083合金，Giantal合金，工模具

1 常规厚板铝合金牌号

在原则上说，凡是变形铝合金（2004年在美国

铝业公司注册处注册的有442个）都可以用于生产

厚板，但在实际生产与使用中，厚板铝合金还不到

20个，例如石化工业焊制容器等的厚板（一般都不

厚于15mm）则多为1×××系及3×××系合金，

航天工业则以2×××系及7×××系合金为主，

船舶制造及交通运输工业则常用5×××系及6×

××系合金，工模具工业用的合金有2×××、5

×××、6×××、7×××系合金。此外，制氧工

业还用到4×××系合金。

常用的热处理可强化的厚板铝合金为2017A、

2219、2024、5026、5083、6061、6082、7020、

7022、7040、7050、7075合金。

2 非标准厚板铝合金

非标准厚板铝合金是生产厚板的企业各自研

发的，但都是在标准铝合金基础上对成分稍加调

整和/或添加一些微量元素发展而成的，以满足某

些特殊性能要求。主要非标准厚板铝合金有：

美国铝业公司的精密铸造厚板铝合金Mic-6，其

成分虽未公布，但由其性能可推断为一种7×××系

合金。

柯鲁斯集团德国科布伦茨铝板带有限公司

- 7 -

（Corus Aluminium Walzprodukte GmbH in

Koblenz，Germany）的Giantal合金，该合金是

由5083-O合金发展而来的；通用型合金Weldural

是一种AlCu6.5Mg0.3的2×××系合金；高强度

Hokotol合金，其原型合金为7050，这些合金的

成分大体相当。

德国格联克铝业有限公司（GLEICH GmbH）是

一家生产铸造铝合金厚板的企业，也外购一些轧制

厚板铝合金，通过精密机械加工制成工模具坯料、

锻坯、成品工模具等。开发的合金有

C250，

其原型为5083合金，具体成分为：4%-5%Mg，＜1%Mn，

1.5%其他元素，其余为铝；210合金，也是

一种5083型合金；240模锻坯料，合金成分

相当于5083合金。

德国亚里美克斯铝业公司（Alimex

Metall-handelsgesesellsehaft mbH）是一家以

铸造与轧制铝合金厚板精密机械加工零部件、工

具、模具、坯料块的公司，铸造厚板由公司自行

生产，而热轧厚板则外购。所用的合金是常规标

准合金，但产品都冠以自已的品牌，如ACP5080R

（5083合金）、ACP5080（5083合金）、ACP6000（7

×××合金）、PLANAL（5083、6082、7075合金）、

AMP（7×××系合金）。

加拿大铝业公司（Alcan）设在美国与法国的

R

R

R

2006年第01期（总第85期）

企业可为各个部门提供各种轧制的或铸造的铝合

金厚板，特别可为航空航天工业提供各种铝合金

厚板，尤其是热处理可强化的铝合金厚板，位于

法国的伊苏尔（Issoire）轧制厂即是生产这种厚

板的知名企业。

3 厚板的分类及生产工艺

铝合金厚板没有明确的标定的分类方法也没

有约定俗成的分类标准。现在有人把铝合金分为

薄板、特薄板、中板、厚板等，实际上在中外铝

板带标准中仅将铝轧制板带（FRPS）分为薄的与

厚的两种（Sheet and Plate），凡厚度小于6mm

或6.35mm的称为“薄板”，而厚度等于或大于此

数的称为“厚板”，并没有“中板”这一名称。至

于“中板”这一名称是中国铝工业界惯用的一种

称呼，来源于钢铁工业，因为在钢板的分类中有

“中板”这一名称。

综合各方面的情况，铝合金平轧材料可按厚

度分为：

特薄板 ＞0.2mm-0.5mm

薄板 ＞0.5mm-＜4.5mm

中板 ≥4.5mm-35mm

厚板 ≥35mm-80mm

特厚板 ＞80mm-200mm

极厚板 ＞200mm-1100mm

厚板生产工艺分为两种：铸锭热轧法与铸造

法。凡是厚度大于200mm的极厚板都是铸造而成

的，因为全球热粗轧机的开口度都不超过700mm，

不能轧制出冶金组织均匀、全部为热轧组织且厚

度在200mm以上的热轧厚板。不过在此需指出，

铸造厚板不是用铸造铝合金生产的，仍是用变形

铝合金铸造的。无论在国内还是国外，厚板生产

的技术含量都很高。60%左右的厚板是用热处理可

强化的铝合金生产的，其余的是用1×××、3×

××系及5×××系合金生产的，而80%以上的薄

板为热处理不可强化合金。

- 8 -

轧制厚板的最大宽度可达5400mm，这是美国

铝业公司达文波特（Davenport）厂生产的，最大

长度可达40m，一般厚板的宽度都在3500mm以下。

对于长、宽尺寸，目前的发展趋势并不追求越大

越好，而是要求大一些的，因为铝合金焊接技术

已经有了长足发展。

当前，可提供的铸造厚板的最大厚度为

1100mm，但不能太宽，例如950mm厚时最大宽度

只能达到1300mm，而厚度减至700mm时则可宽达

2200mm，总之厚度越大，宽/厚比就相应地小一些。

同时，由于铸造极厚板都用于制造工模具，也不

需要太宽的尺寸。对铸造厚板最主要的要求是：

均匀一致无偏析的成分、致密无流松的组织、晶

粒细小均一的冶金结构；在机械加工时及加工后

不存在可引起变形的残余应力；具有很高的尺寸

稳定性，不会发生变形。

轧制厚板的典型生产工艺流程如下：配料—

熔炼—炉内及在线精炼与除气净化处理—铸造—

均匀化退火—锯切头尾—铣面—加热—热轧—剪

切—冷轧（仅对厚度薄的厚板）—固溶热处理与

淬火（仅对6×××、2×××、7×××系合金，

对5×××系合金进行退火或稳定化处理，对热处

理可强化合金O状态材料则进行完全退火处理）

—预拉伸—超声波探伤—人工时效（对2×××系

合金的一些产品可不进行）—涡流电导率检测—

锯切或精密裁切—包装—入库或发运。

4 工模具铝合金的优点

铝合金厚板特别是铸造的特厚板及极厚板多

用于机械加工工具及模具，因为与工模具传统钢

材相比，铝材具有非常明显的优点，这就决定了

它的竞争优势，使铝合金工模具的应用日益广泛。

由于中国制造业的发展，特别是中国成为全球制

造基地地位的加强，对铝合金工模具的需求将比

世界上任何一个国家的都大，其增长率也将高于

其它任何一个国家的。

2006年第01期（总第85期）

0

可切削性密度热导率电导率

2

8

10

铝钢（=1）

6

4

图1 铝材与钢材的性能比较

4.1 优良的可切削性能

由图1可见，如以模具钢的可切削速度为1，

则铝合金的可切削速度可比钢的快4倍，因而可

对其进行高速切削，能显著缩短工模具制造周期，

对原型工具模具的试制极为有利。另外，铝合金

的卓越可切削性能可大大降低切削工具的磨损，

相应地延长其使用期限，降低生产成本，降低材

料消耗。

4.2 密度低

只有钢材的1/3左右，铝材密度为2700kg/m，

因此铝合金工模具既便于搬运又易于装卡，同时

由于铝合金工模具的质量轻，可以方便地与更快

地打开与闭合。

4.3 热导率高

铝合金的热导率为123W/m·K-170W/m·K，约

为模具钢的4倍，能有效地缩短零件冷却时间。

5 厚板生产和/或经销企业

厚板生产和/或经销企业可分为下列几种类

型：生产与经销厚板的企业，如美国铝业公司、

3

加拿大铝业公司、俄罗斯铝业公司、日本神户钢

铁公司、中国的西南铝业（集团）有限责任公司

与东北轻合金有限责任公司等；生产、经销与深

加工的企业，如柯鲁斯集团科布伦茨铝板带公司；

生产铸造厚板、外购轧制厚板与深加工的企业，

如德国亚里美克斯铝业公司、格联赫克铝业公司；

仅做经销或代理商的企业如德国美最时洋行

（Melchers）铝合金分销中心（Aluminium

Distribution Center），仅在中国就有9个办事

处（含香港与台北各1个）、3个地区销售支援办

事处、5个仓库（含香港与台北各1个），意大利

的陶金属有限公司（Tau Metalli spa）等。

5.1 美国铝业公司

5.1.1 轧制厚板

美国铝业公司（Alcoa）是世界最大的也是装

备最齐全、技术最先进的铝合金中厚板生产者，

其1972年建成的衣阿华州达文波特（Davenport）

铝板带厂可生产世界上最宽与最厚的热轧厚板。

它在世界各地拥有4个生产轧制厚板的企业：上

述的达文波特厂、英国基茨格林（Kitts Green）

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2006年第01期（总第85期）

铝板带公司、意大利富西纳（Fusina）铝板带公

司、俄罗斯伯拉雅卡里特娃（Belaya Kalitva）

铝加工厂。美国铝业公司决定从2005年6月起投

资6000万美元对上述4厂的厚板生产线进行技术

改造与扩建，使航空航天可热处理强化铝合金厚

板生产能力扩大50%左右，改扩建期限为18月。

这些项目的建设不但是为了满足当前航空航天市

场需求，而且着眼于这些市场的巨大潜力。

5.1.2 精密铸造厚板铝合金Mic-6

美国铝业公司以生产轧制铝合金厚板著称于

世，近些年来还同时开发出了有竞争力的生产厚

板的铸造铝合金Mic-6。此合金的成分虽然尚未公

布，但根据其性能可判断是一种7×××系合金。

由于此合金在铸造状态具有特定的冶金组织

与相当理想的应力释放性能（Stress relieving

properties），因而经高速切削加工后几乎不存在

变形、扭曲，而轧制产品组织沿轧制方向呈一定

纤维状分布，在切削加工过程中及加工后总会存

在变形，有的甚至扭曲过度以至于成为废品。

采用适当的切削工艺，Mic-6合金加工件的尺

寸偏差可精确到1/1000。精加工后工件两大面的

尺寸精度一般可达到0.5mm，对厚6.35mm-100mm

的厚度精度可达到±0.38mm。

对厚6.35mm-15.88mm的中板，平直度偏差可

小于0.38mm，而19mm-100mm的厚板的平直度偏差

可小于0.127mm（0.055＂）。合金的热周期性变化

（thermal cycling）或者说其最高使用温度可达

427℃。

可根据需求厚度采用常规半连续法一块一块

地铸造Mic-6合金厚板，当然也可用连续法铸造。

铝熔体应经过严格的净化与过滤处理，炉外处理

可采用SNIF法或其他有效净化与除气法。在铸造

过程中，熔体的温度梯度应稳定，以保持厚板两

大面的热传输处于平衡状态。

Mic-6合金的典型性能见表1，厚板的表面状

态尺寸偏差见表2，偏差由激光仪监控。

表1 Mic-6合金厚板的典型性能

抗拉强度/MPa

屈服强度/MPa

伸长率/%

布氏硬度HB

20℃-100℃的平均线膨胀系数/m·（mK）

20℃-200℃的平均线膨胀系数/m·（mK）

热导率/W·（m·K）

电导率/% IACS

弹性模量/GPa

标准厚板尺寸/mm：

厚度

宽度

长度

非标准厚板尺寸/mm

-1

-1

-1

166

105

3

65

23.6×10

24.5×10

142

36

71

6-100

1212-1572

2412、3012、3612

根据用户需求生产

-6

-6

- 10 -

2006年第01期（总第85期）

表2 Mic-6合金厚板的尺寸偏差及平直度偏差

项目

表面（两大面）

边棱状态：

宽棱

长棱

机加（切削加工）厚板尺寸偏差：

长度

宽度

厚度（厚6.35mm-152.4mm）

平直度偏差：

≤19mm厚板

6.35mm-15.88mm

注：以上两表所列资料由美国铝业公司提供

数值（mm）或状态

0.50um

机加的

锯切的

+13mm，-0mm

+7mm，-0mm

±0.127

0.127mm

0.381mm

美铝供应的各种Mic-6铸造铝合金厚板都加

工到严格符合尺寸偏差，并是热稳定的。由于这

种厚板拥有这些特性，所以在许多工业部门获得

了广泛的应用，主要应用：飞机制造工具，汽车

制造工具，数控铣平台（CNC routing tahles），

芯片印刷机（chip printers），电路印刷机

（circuit printers），介电体（dielectrics），

电子产品（electronics），食品机械，铸造模

（用铝厚板加工模具）

（foundry patters），致热、致冷模板（heating

and coolng patters），指示牌（盘），医疗仪表，

包装机械与模型，制药吸盘（vacuum chucks）。

目前可供应的最大板厚为100mm。

综上，Mic-6合金铸造厚板大都应用于高技术

制造领域，可见它是一类技术含量高、附加值高

的合金产品。■

(未完待续)

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