ALUMOLD铝合金在3D打印中的应用可行性研究

　　ALUMOLD® 铝合金板材特性及用途分析

　　一、材料概述

　　ALUMOLD®是瑞士铝业(Alcan)开发的高性能模具专用铝合金系列，专为塑料模具和精密机械应用而设计。该系列包括多个牌号，其中常用的是ALUMOLD® 500和ALUMOLD® 200。

　　二、核心特性对比

　　ALUMOLD® 500 (AlZnMgCu)

　　超高强度：抗拉强度500-550MPa

　　优异加工性：切削性能优于传统7xxx系合金

　　出色尺寸稳定性：残余应力<15MPa

　　良好热导率：160W/(m·K)

　　ALUMOLD® 200 (AlMgSi)

　　优良耐蚀性：适合潮湿环境

　　良好焊接性：适合修复性焊接

　　中等强度：抗拉强度300-350MPa

　　优异表面质量：镜面抛光可达Ra<0.05μm

　　ALUMOLD化学成分：

　　执行标准：AMS4086-AMS4058 DIN-A-256/12

　　镁 Mg：3.5～4.5

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 Mn：0.20～0.7

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.500

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　ALUMOLD铝棒力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥240

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥95

　　伸长率 δ10 (%)：≥10

　　伸长率 δ5 (%)：≥12

　　注 ：管材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：所有壁厚

　　ALUMOLD热处理规范：

　　1.均匀化退火:加热475～490℃;保温12～14h;炉冷。

　　2.全退火:加热350～400℃;随材料有效厚度不同,保温时间30～120min;以 30～50℃/h速度随炉冷至300℃下,再空冷。

　　3.快速退火:加热350～460℃;保温时间30～120min;空冷。

　　4.淬火和时效:淬火 495～505℃,水冷;自然时效室温96h。

　　四、热处理工艺

　　ALUMOLD® 500:

　　固溶处理：470±5℃/1h + 水淬

　　人工时效：120℃/24h + 160℃/10h

　　ALUMOLD® 200:

　　固溶处理：530±5℃/1h + 水淬

　　人工时效：175±5℃/8h

　　五、主要应用领域

　　1. 模具制造

　　大型注塑模具(ALUMOLD® 500)

　　高光洁度模具(ALUMOLD® 200)

　　吹塑成型模具

　　复合材料模具

　　2. 精密工程

　　光学仪器基座

　　半导体制造设备

　　精密测量仪器

　　CNC机床部件

　　3. 特殊应用

　　风力发电模具

　　汽车原型制造

　　航空航天工装

　　医疗设备模具

　　六、加工技术指南

　　切削加工：

　　推荐转速：ALUMOLD® 500(800-1200rpm)

　　进给量：0.15-0.25mm/转

　　刀具：PCD刀具佳

　　表面处理：

　　硬质阳极氧化(可达HV800)

　　化学镀镍

　　特氟龙涂层

　　特殊工艺：

　　镜面抛光工艺

　　精密电火花加工

　　激光纹理加工

　　七、市场替代方案

　　特性要求ALUMOLD®替代方案

　　超高强度Alumec 89, 7075-T7351

　　高耐蚀性5083-H116, 6061-T6

　　经济型方案2024-T351, 6082-T6

　　超精密加工Alumec 79, 2014-T651

　　八、使用注意事项

　　加工建议：

　　粗加工后应进行去应力退火

　　避免使用含氯切削液

　　精加工前建议稳定化处理(100℃/4h)

　　应用限制：

　　ALUMOLD® 500不推荐用于>150℃环境

　　避免与异种金属直接接触

　　在酸性环境中需表面防护

　　维护保养：

　　定期表面防锈处理

　　存放环境湿度<60%

　　运输中需防震包装

　　九、发展

　　材料改良：

　　添加Sc元素提高再结晶温度

　　开发纳米结构表面处理技术

　　优化热处理工艺提高尺寸稳定性

　　新兴应用：

　　3D打印母模制造

　　微型注塑模具

　　光学透镜模具

　　生物医学模具