Alumold-400铝合金的微观组织与力学性能关联性研究

　　ALUMOLD-400 铝合金全面技术解析

　　1. 材料定位与开发背景

　　ALUMOLD-400 是 Hydro Extrusion 公司开发的 超高性能模具铝合金，属于 Al-Zn-Mg-Cu 系 变形合金，专为 高负荷、高温、高寿命模具 设计。相较于 ALUMOLD-350，它在 强度、耐磨性和热稳定性 上进一步提升，接近部分 预硬化模具钢（如 P20, H13） 的性能，同时保持铝合金的 轻量化、高导热和易加工 优势。

　　Alumold-400化学成份：

　　Cu：0.15-0.4

　　Si：0.4-0.8，

　　Fe：0.7-,0.13

　　Mn0.15-0.50,

　　Mg：0.8-1.2

　　Zn：0.25-0.50

　　Cr：0.04-0.35

　　Ti：0.15

　　密度是2.72g/cm3

　　力学性能：

　　拉伸强度(25°CMPa)

　　屈服强度(25°CMPa)

　　硬度500kg力10mm球

　　延伸率1.6mm(1/16in)厚度

　　注：管材室温纵向力学性能

　　不同状态不同的性能。

　　Alumold-400铝合金产品用途：

　　铝合金中的主要合金元素为镁与硅，具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性，氧化效果较好。广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，

　　如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆、家具等。

　　2. 核心特性

　　2.1 机械性能（T6 状态）

　　参数典型值对比 ALUMOLD-350

　　硬度 (HB)220-250+15%

　　抗拉强度 (MPa)550-600+10-15%

　　屈服强度 (MPa)480-520+10%

　　延伸率 (%)6-10略低（强化牺牲部分塑性）

　　弹性模量 (GPa)72持平

　　冲击韧性 (J/cm²)20-25-10%

　　2.2 物理特性

　　参数数值优势说明

　　密度 (g/cm³)2.83比钢轻 62%

　　热导率 (W/m·K)150-170模具钢的 3-4 倍

　　热膨胀系数 (×10⁻⁶/K)23.0 (20-100℃)低热变形

　　耐温极限 (℃)220（短时 250）优于普通铝合金

　　3. 典型应用领域

　　3.1 高端注塑模具

　　高温工程塑料（PEEK, PEI, PPS）

　　透明光学件模具（PC, PMMA）

　　多腔高速注塑模（周期<15s）

　　3.2 金属成型与铸造

　　精密冲压模（不锈钢薄板）

　　高压压铸模（铝/镁合金）

　　重力铸造模（发动机缸体）

　　3.3 特殊工业应用

　　航空航天复合材料模具（CFRP）

　　半导体封装模具（EMC, LCP）

　　高光无痕模具（Class A 表面）

　　4. 化学成分优化

　　元素含量 (wt%)冶金作用

　　Zn7.0-8.0主强化相（η-MgZn₂）

　　Mg2.5-3.2增强时效响应

　　Cu2.0-2.8提高耐热性

　　Si≤0.20控制共晶相

　　Fe≤0.10减少 FeAl₃脆性相

　　Zr+Ti0.10-0.20晶粒细化

　　Ag0.1-0.3（可选）提升高温强度

　　5. 热处理与强化工艺

　　5.1 标准 T6 处理

　　固溶处理

　　温度：480-490℃（±3℃）

　　保温：2h/25mm（需快速淬水）

　　多级时效

　　120℃ × 6h → 160℃ × 18h → 190℃ × 4h（优化耐热性）

　　5.2 增强处理选项

　　深冷循环处理（-196℃液氮 × 2h + 180℃回火）→ 提升尺寸稳定性

　　热等静压 (HIP) → 消除内部缺陷

　　6. 加工与表面处理指南

　　6.1 机械加工参数

　　工艺切削速度 (m/min)进给量刀具建议

　　铣削350-5000.05-0.12mm/tooth金刚石涂层

　　车削250-4000.08-0.25mm/revSiAlON 陶瓷

　　钻孔40-700.05-0.10mm/rev硬质合金

　　EDM推荐石墨电极（粗加工）→ 铜钨精修

　　6.2 表面强化方案

　　微弧氧化 (MAO)：50-100μm，HV≥1500

　　复合镀层 (Ni-PTFE)：减摩抗粘附

　　激光熔覆 (WC-Co)：局部增强耐磨区

　　7. 与竞品材料对比

　　特性ALUMOLD-400ALUMOLD-350模具钢 (H13)

　　比强度★★★★★★★★★☆★★★☆☆

　　热疲劳性★★★★☆★★★☆☆★★★★★

　　加工成本低 50%低 60%基准

　　模具寿命80-120万次50-100万次100-200万次

　　适用温度≤220℃≤200℃≤600℃

　　8. 使用注意事项

　　避免热冲击：预热至 150℃ 再投入高温工况

　　焊接修复：需用 4047 焊丝 + 焊后 120℃×12h 时效

　　防腐存储：湿度<50%，推荐防锈油保护

　　配合设计：高磨损区域建议镶嵌工具钢（如 SKD11）

　　9. 结论

　　ALUMOLD-400 代表了 铝合金模具材料的性能，特别适合需要 高强度、高导热和轻量化 的综合需求场景。在 汽车轻量化、电子精密注塑、航空航天复合材料成型 等领域，可显著降低生产周期和能耗，是传统模具钢的 高效替代方案，尤其在 快速换模、高冷却效率 应用中优势突出。