DIN 1725-1 F46 (3.1255) 高强铝合金——高强度、可加工、可焊接的结构材料
材料概述
DIN 3.1255（牌号 F46）属于 2xxx 系铝铜镁锰铝合金，是一种沉淀硬化型高强变形铝合金。该合金在固溶+时效状态（F46）下兼具高强度、良好的切削加工性和可焊接性，热处理后强度保持稳定。广泛用于航空航天结构件、高端装备制造、精密机械零部件及要求高强度、可焊接的结构应用。
主要特性
一般性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 状态 | 相关标准 |
|---|---|---|---|---|
| 密度 | 20.0 °C | 2.80 g/cm³ | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 |
力学性能（多温度段，F46 状态）
| 性能 | 温度 | 数值 | 状态 | 相关标准 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 弹性模量 | 20.0 °C | 72.0 GPa | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — |
| 断后伸长率 | -196.0 °C | 14.0 % | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — |
| -80.0 °C | 13.0 % | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| -28.0 °C | 13.0 % | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 20.0 °C | 13.0 % | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 100.0 °C | 15.0 % | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 150.0 °C | 20.0 % | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 200.0 °C | 38.0 % | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 260.0 °C | 52.0 % | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 315.0 °C | 65.0 % | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 370.0 °C | 72.0 % | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 平面应变断裂韧性 | — | 22.0 – 35.0 MPa·√m | — | — | 锻造 2xxx 系典型值 |
| 泊松比 | — | 0.33 | — | — | 锻造 2xxx 系典型值 |
| 剪切模量 | — | 26.0 – 27.5 GPa | — | — | 锻造 2xxx 系典型值 |
| 抗拉强度 | -196.0 °C | 580.0 MPa | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — |
| -80.0 °C | 510.0 MPa | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| -28.0 °C | 500.0 MPa | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 20.0 °C | 480.0 MPa | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 100.0 °C | 435.0 MPa | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 150.0 °C | 275.0 MPa | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 200.0 °C | 110.0 MPa | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 260.0 °C | 65.0 MPa | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 315.0 °C | 45.0 MPa | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 370.0 °C | 30.0 MPa | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — |
热学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 状态 | 相关标准 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 热膨胀系数 | -50.0 °C | 2.1e-5 1/K | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — |
| 100.0 °C | 2.28e-5 1/K | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 200.0 °C | 2.36e-5 1/K | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 300.0 °C | 2.46e-5 1/K | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — | |
| 熔点 | — | 500.0 – 650.0 °C | — | — | 锻造 2xxx 系典型值 |
| 比热容 | — | 816.0 – 963.0 J/(kg·K) | — | — | 锻造 2xxx 系典型值 |
| 热导率 | 20.0 °C | 140.0 – 200.0 W/(m·K) | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — |
电学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 状态 | 相关标准 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 电导率 | 20.0 °C | 20,000,000 – 29,000,000 S/m | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 | — |
| 电阻率 | — | 3.4e-8 – 6.0e-8 Ω·m | — | — | 锻造 2xxx 系典型值 |
化学成分（质量分数，%）
| 元素 | 含量范围 | 状态 | 相关标准 |
|---|---|---|---|
| 铬 (Cr) | 0.1 | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 |
| 铜 (Cu) | 3.9 – 5.0 | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 |
| 铁 (Fe) | 0.7 | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 |
| 镁 (Mg) | 0.2 – 0.8 | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 |
| 锰 (Mn) | 0.4 – 1.2 | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 |
| 硅 (Si) | 0.5 – 1.2 | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 |
| 钛 (Ti) | 0.15 | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 |
| 锌 (Zn) | 0.25 | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 |
| 铝 (Al) | 余量 | F46 | DIN 1725-1, EN 573-3, EN 573-4 |
工艺性能
加工性能：中等切削加工性，固溶时效态下刀具磨损适中，建议使用硬质合金刀具、乳化液冷却；退火态下冷成形性良好，可冲压、拉伸、弯曲。
焊接性：可焊接性良好，推荐 TIG/MIG 焊，填充丝选用 4043/4047/2319；焊后热影响区软化明显，关键结构建议焊后整体固溶时效处理。
耐腐蚀性：属中等耐蚀合金，大气环境下需表面保护（阳极氧化、化学转化膜、涂装）；避免在强酸/强碱/海洋飞溅环境长期裸露使用。
典型应用
- 航空航天：机身框架、肋条、蒙皮加强板、起落架非核心件
- 精密机械：高刚性主轴箱、导轨座、夹具基体
- 轨道交通：高铁车体型材、连接件、转向架部件
- 模具制造：注塑模架、吹塑模、压铸模镶件
热处理制度参考
- 固溶处理：500–510°C 保温 1–2 h，水/聚合物淬火
- 时效处理：T6/T651 —— 190°C × 8–12 h，空冷；T4/T351 —— 室温自然时效 4–7 天
- 退火：410–420°C 保温 2–3 h，炉冷 ≤ 30°C/h 至 260°C 以下
- 去应力退火：250–280°C × 2–3 h，适用于焊接后或粗加工后
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