EN AW-2024 H18 铝合金：航空航天高强度易切削铝材性能全解析
EN AW-2024 H18（对应国际标准 AlCu4Mg1）是典型的 2xxx 系铝铜镁高强度铝合金，广泛应用于航空航天结构件、机翼蒙皮、机身框架、螺旋桨及高强度螺栓等关键部件。H18 状态为加工硬化后不经退火的全硬态，具有极高的强度硬度及优良的切削加工性，但耐蚀性较低，通常需阳极氧化或包覆保护。本文依据 EN 573-3、EN 1301 等标准，系统汇总其物理、力学、热学、电学、化学成分及工艺性能。
概述
2024 铝合金以铜为主要合金元素（3.8–4.9%），配以镁（1.2–1.8%）和锰（0.3–0.9%），通过固溶强化和时效沉淀强化（θ' 相）获得高强度。H18 态抗拉强度 ≥ 320 MPa，屈服强度约 290 MPa，断裂韧性 22–35 MPa·√m。密度 2.77 g/cm³，弹性模量 73 GPa，导热系数 121–193 W/(m·K)，电导率 17–29 MS/m。适用于 -50°C 至 150°C 工作温度范围。
一般性能
| 性能项目 | 温度/状态 | 数值 | 适用标准 | 产品形式 |
|---|
| 密度 | H18 | 2.77 g/cm³ | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 20 °C | 2.77 g/cm³ | EN 573-3 | 线材 |
力学性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 | 状态 | 适用标准 | 产品形式 | 备注 |
|---|
| 弹性模量 | – | 73.0 GPa | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 | – |
| 20 °C | 70.0 – 74.5 GPa | H18 | EN 573-3 | 线材 | – |
| 平面应变断裂韧性 | – | 22.0 – 35.0 MPa·√m | – | – | – | 典型 2xxx 系变形铝合金值 |
| 泊松比 | – | 0.33 | – | – | – | 典型 2xxx 系变形铝合金值 |
| 剪切模量 | – | 27.4 GPa | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 | – |
| 20 °C | 27.0 – 28.0 GPa | H18 | EN 573-3 | 线材 | – |
| 抗拉强度 | – | 320.0 MPa | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 | – |
| 20 °C | 320.0 MPa | H18 | EN 573-3 | 线材 | – |
热学性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 | 状态 | 适用标准 | 产品形式 |
|---|
| 线膨胀系数 | -50 °C | 2.11×10⁻⁵ 1/K | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 20 °C | 2.11×10⁻⁵ 1/K | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 20 °C | 2.29×10⁻⁵ 1/K | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 20 °C | 2.32×10⁻⁵ 1/K | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 20 °C | 2.38×10⁻⁵ 1/K | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 20 °C | 2.47×10⁻⁵ 1/K | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 100 °C | 2.29×10⁻⁵ 1/K | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 100 °C | 2.32×10⁻⁵ 1/K | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 200 °C | 2.38×10⁻⁵ 1/K | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 300 °C | 2.47×10⁻⁵ 1/K | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 熔点范围 | – | 505 – 640 °C | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| – | 505 – 635 °C | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 比热容 | – | 875 J/(kg·K) | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 20 °C | 875 J/(kg·K) | H18 | EN 573-3 | 线材 |
| 热导率 | – | 121 – 193 W/(m·K) | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 20 °C | 130 – 150 W/(m·K) | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 线材、带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
电学性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 | 状态 | 适用标准 | 产品形式 |
|---|
| 电导率 | – | 17 – 29 MS/m | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 20 °C | 18 – 21 MS/m | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 线材、带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 电阻率 | – | 3.45×10⁻⁸ – 5.88×10⁻⁸ Ω·m | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| – | 4.76×10⁻⁸ – 5.56×10⁻⁸ Ω·m | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
化学成分 (质量分数, %)
| 元素 | 含量范围 | 状态 | 适用标准 | 产品形式 |
|---|
| 铬 (Cr) | ≤ 0.10 | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 线材、带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 铜 (Cu) | 3.8 – 4.9 | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 线材、带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 铁 (Fe) | ≤ 0.50 | H18 | EN 573-3 | 线材 |
| 铁 (Fe) | ≤ 0.50 | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 镁 (Mg) | 1.2 – 1.8 | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 线材、带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 锰 (Mn) | 0.3 – 0.9 | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 线材、带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 硅 (Si) | ≤ 0.50 | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 线材、带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 钛 (Ti) | ≤ 0.15 | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 线材、带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
| 锌 (Zn) | ≤ 0.25 | H18 | EN 573-3, EN 1301 | 线材、带材、板材、锻件、管材、焊管、棒材 |
工艺性能
| 项目 | 评价/说明 |
|---|
| 阳极氧化 | 装饰性：不适合；防护性：良好 |
| 钎焊 | 硬钎焊（有/无焊剂）：不适合/不适合；摩擦焊：可接受；软钎焊（有焊剂）：不适合 |
| 耐蚀性 | 海水：差；大气暴露：差（需表面保护） |
| 成形加工性 | 弯曲/旋压（冷态）：O 态足够/H18 可接受；冲击挤压（冷态）：O 态可接受；深拉拔/镦粗（O 态）：可接受/足够 |
应用提示： 2024-H18 合金虽强度高、切削性优，但耐应力腐蚀开裂性能敏感，焊接性差（通常采用铆接、螺栓连接或摩擦搅拌焊）。航空航天关键件使用前需按 AMS 4037、AMS-QQ-A-250/4 等规范进行材质验收。
