EN AW-2024 F44 (EN 573-3) 航空级铝合金——高强度与优异加工性的平衡
材料概述
EN AW-2024 F44（对应 DIN 3.1355、AA 2024-T4/T351）是 2xxx 系铝铜镁高强铝合金的欧标牌号，长期作为航空航天工业的主力结构材料。该合金在固溶+自然时效态（F44/T4）下展现优异的比强度、疲劳强度和切削加工性，退火态下成形性极佳。耐腐蚀性相对较低，通常需表面保护（阳极氧化、喷涂、包覆）。
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 | 2.77 g/cm³ | F44 | EN 573-3 |
力学性能（多温度段，F44 状态）
| 性能 | 温度 | 数值 | 状态 | 相关标准 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 弹性模量 | 20.0 °C | 70.0 – 74.5 GPa | F44 | EN 573-3 | — |
| 断后伸长率 | -196.0 °C | 19.0 % | F44 | EN 573-3 | — |
| -80.0 °C | 19.0 % | F44 | EN 573-3 | — | |
| -28.0 °C | 19.0 % | F44 | EN 573-3 | — | |
| 20.0 °C | 19.0 % | F44 | EN 573-3 | — | |
| 100.0 °C | 19.0 % | F44 | EN 573-3 | — | |
| 150.0 °C | 17.0 % | F44 | EN 573-3 | — | |
| 200.0 °C | 27.0 % | F44 | EN 573-3 | — | |
| 260.0 °C | 55.0 % | F44 | EN 573-3 | — | |
| 315.0 °C | 75.0 % | F44 | EN 573-3 | — | |
| 370.0 °C | 100.0 % | F44 | EN 573-3 | — | |
| 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 | 20.0 °C | 27.0 – 28.0 GPa | F44 | EN 573-3 | — |
| 抗拉强度 | -196.0 °C | 580.0 MPa | F44 | EN 573-3 | — |
| -80.0 °C | 490.0 MPa | F44 | EN 573-3 | — | |
| -28.0 °C | 475.0 MPa | F44 | EN 573-3 | — | |
| 20.0 °C | 470.0 MPa | F44 | EN 573-3 | — | |
| 100.0 °C | 435.0 MPa | F44 | EN 573-3 | — | |
| 150.0 °C | 310.0 MPa | F44 | EN 573-3 | — | |
| 200.0 °C | 180.0 MPa | F44 | EN 573-3 | — | |
| 260.0 °C | 75.0 MPa | F44 | EN 573-3 | — | |
| 315.0 °C | 50.0 MPa | F44 | EN 573-3 | — | |
| 370.0 °C | 35.0 MPa | F44 | EN 573-3 | — |
热学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 状态 | 相关标准 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 热膨胀系数 | — | 1.6e-5 – 2.4e-5 1/K | — | — | 锻造 2xxx 系典型值 |
| 熔点 | — | 500.0 – 650.0 °C | — | — | 锻造 2xxx 系典型值 |
| 比热容 | 20.0 °C | 875.0 J/(kg·K) | F44 | EN 573-3 | — |
| 热导率 | 20.0 °C | 130.0 – 150.0 W/(m·K) | F44 | EN 573-3 | — |
电学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 状态 | 相关标准 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 电导率 | 20.0 °C | 18,000,000 – 21,000,000 S/m | F44 | EN 573-3 | — |
| 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 | F44 | EN 573-3 |
| 铜 (Cu) | 3.8 – 4.9 | F44 | EN 573-3 |
| 铁 (Fe) | 0.5 | F44 | EN 573-3 |
| 镁 (Mg) | 1.2 – 1.8 | F44 | EN 573-3 |
| 锰 (Mn) | 0.3 – 0.9 | F44 | EN 573-3 |
| 硅 (Si) | 0.5 | F44 | EN 573-3 |
| 钛 (Ti) | 0.15 | F44 | EN 573-3 |
| 锌 (Zn) | 0.25 | F44 | EN 573-3 |
| 铝 (Al) | 余量 | F44 | EN 573-3 |
工艺性能
加工性能：中等切削加工性，固溶时效态下切屑破碎性好，适合高速铣削/钻削；退火态（O 态）冷成形性优异，楼氏成形极限高，适合复杂冲压/拉伸件。
焊接性：可焊接性一般，熔焊易产生热裂纹；推荐摩擦搅拌焊（FSW）、激光焊或电阻点焊；如必须熔焊，填充丝选 4043/2319，焊后建议整体固溶时效。
表面处理：阳极氧化膜保护性中等，通常采用硫酸阳极氧化+封闭或化学转化膜（铬酸/无铬钝化）+ 底漆/面漆体系；包覆纯铝层（Alclad 2024）可大幅提升耐腐蚀性。
典型应用
- 航空航天：机身蒙皮（包覆板）、机翼肋/梁、机身框架、起落架支撑件
- 高性能汽车：悬挂控制臂、副车架、轮毂锻件
- 精密机械：高刚性机床立柱、主轴箱、直线导轨座
- 运动器材：自行车车架、登山装备结构件
热处理制度参考
- 固溶处理：495–505°C × 0.5–2 h（视厚度），水/聚合物快淬
- 自然时效（T4/T351/F44）：室温 15–30°C，相对湿度 ≤ 70%，放置 4–7 天至性能稳定
- 人工时效（T6/T651）：190 ± 5°C × 8–12 h，空冷
- 退火（O 态）：410–420°C × 2–3 h，炉冷 30°C/h 至 260°C 以下
- 去应力（TX51）：固溶淬火后 1–3% 永久定型变形，再自然/人工时效
标准对照
| 标准体系 | 牌号/状态 | 备注 |
|---|---|---|
| EN | EN AW-2024 / EN 573-3 | 欧标化学成分与形状产品标准 |
| DIN | 3.1355 / DIN 1725-1 F44 | 德标对应牌号 |
| ISO | AlCu4Mg1 / ISO 209 | ISO 化学成分代号 |
| AA (USA) | 2024-T4 / T351 | 美标对应态 |
| AMS | AMS 4037 (板), AMS 4120 (挤压) | 航空材料规范 |
金属
- EN 573-3 3.0505 F 铝合金：性能与标准
- EN 573-3 3.1305 F 铝合金：关键力学性能
- EN 573-3 3.1305 O 铝合金：关键力学性能与标准
- EN 573-3 3.1305 O3 铝合金：综合规格
- EN 573-3 3.3316 F 牌号 5000 系列铝合金：关键性能与标准解析
- EN 573-3 3.3549 F 牌号优质铝合金：高镁含量与专家研发支持
- EN 573-3 AW-1090 F 高纯铝：技术规格与标准详解
- AW-5356 F态铝合金：EN 573-3规格与关键力学性能
- EN 573-3 AW-5356 O3态铝合金：关键性能与标准
- AW-5183 O3 铝合金 – EN 573-3 牌号与关键性能参数
- AW-5210 F 态铝合金 – EN 573-3 认证性能与表现
- AW-5505 铝合金 (EN 573-3 牌号) – 关键力学性能