2A12–T351 是一种沉淀强化的 Al–Cu–Mg–Zn 系列铝合金，在航空航天、国防及高性能结构件中应用广泛。T351 状态表示该合金经历了固溶处理、高应变拉伸消除内应力，以及自然时效，以获得最佳的 S 相（Al₂CuMg）析出组织，从而兼具卓越的强度、韧性和尺寸稳定性。
| 性能指标 | 典型数值 | 说明 |
|---|---|---|
| 抗拉强度 (UTS) | 440–490 MPa | 在室温下测得 |
| 屈服强度 (0.2% 偏移) | 310–350 MPa | 表征开始发生永久变形的应力 |
| 断后伸长率 | 10–15 % | 表征材料的塑性和成形性能 |
| 杨氏模量 | 71 GPa | 弹性刚度，与其他铝–铜–镁合金相近 |
| 布氏硬度 | ~120 HB | 与屈服强度密切相关，可用于快速无损检测 |
| 疲劳强度 (10⁷ 周期) | ~100–130 MPa | 受表面状态和应力集中影响 |
| 断裂韧性 (K₁c) | ~25–30 MPa·√m | 抵抗裂纹扩展的能力 |
| 疲劳裂纹扩展速率 (da/dN) | 10⁻⁷–10⁻⁶ m/循环 (ΔK≈10 MPa·√m) | 表征循环载荷下裂纹扩展的速度 |
| 密度 | 2.78 g/cm³ | 较低的密度带来优异的强重比 |
| 适用温度范围 | –200 °C 至 +150 °C | 在此温度范围内仍保持较好力学性能 |
关键力学性能
2A12–T351 的抗拉强度通常在 440 MPa 到 490 MPa 之间，屈服强度在 310 MPa 到 350 MPa 之间，使其成为 2xxx 系列铝合金中强度较高的一员。断后伸长率保持在 10–15 %，在高强度与良好塑性之间取得平衡。约 120 HB 的布氏硬度与屈服强度高度相关，可作为快速检验零件状态的一种手段。
弹性和断裂行为
该合金的杨氏模量约为 71 GPa，与其他铝合金类似，保证了在载荷作用下的可预测弹性变形。断裂韧性（K₁c）在 25–30 MPa·√m 之间，表明其对裂纹萌生和扩展拥有良好的抵抗能力，这是安全关键的航空部件所需的重要属性。
疲劳性能
在 10⁷ 周期下的疲劳强度约为 100–130 MPa，但受表面光洁度、残余应力及环境因素影响较大。疲劳裂纹扩展速率 da/dN 在 ΔK≈10 MPa·√m 下约为 10⁻⁷ 到 10⁻⁶ m/循环。T351 拉伸消应力工艺通过降低残余拉应力，显著延缓裂纹萌生、提高疲劳寿命。
温度影响
2A12–T351 在 –200 °C 至 +150 °C 的温度范围内仍能保持力学完整性。接近 150 °C 时，材料可能出现轻微过时效，强度略有下降但仍具实用载荷能力；在低温（–200 °C）条件下，屈服和抗拉强度会进一步提高，而延展性仅略有降低。
微观组织基础
2A12–T351 出色的力学性能源于自然时效过程中细小、均匀分布的 S 相析出物，这些析出物有效阻碍位错运动，提高屈服和抗拉强度。拉伸消应力步骤还在固溶处理后引入了均匀的位错亚结构，优化了析出相的分布并消除了有害的淬火应力。
2A12–T351 以抗拉强度可达 490 MPa、断后伸长率 10–15 %、优异的疲劳及断裂韧性，以及 2.78 g/cm³ 的低密度，展现了卓越的强重比与综合性能。其拉伸消应力和精细沉淀组织赋予了高尺寸稳定性和延长的疲劳寿命，使其成为航空航天及高性能结构应用中的理想材料。
