Alumold-400铝合金的疲劳寿命测试与断裂韧性研究

　　ALUMOLD-400 超精密模具铝合金技术参数与应用分析

　　1. 材料概述

　　ALUMOLD-400 是一种高强、高导热、易加工的铝合金材料，专为高精度模具和工业应用优化设计。其性能介于ALUMOLD-350与ALUMEC100之间，兼具高机械强度和优异的加工性能，广泛应用于塑料注塑、压铸、复合材料成型等领域。

　　Alumold-400化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 g：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 n：0.40～1.0

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.400

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　Alumold-400力学性能：

　　电导率20℃(68℉)---30-40(%IACS)

　　抗拉强度(25°C Pa)---472

　　屈服强度(25°C Pa)---325

　　硬度(500kg力10球)---120

　　延伸率(1.6(1/16in)厚度) ---10

　　剪应力(Pa)---285

　　注 ：管材室温力学性能

　　试样尺寸：壁厚/ (所有)

　　状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　质量特征

　　密度：2.90g/c3。

　　剪切强度：合金(裸)和包铝合金，O状态：152Pa(22ksi);合金(裸)T6，T7451状态：331Pa(48ksi);包铝合金T6，T7451状态：317Pa(46ksi)。

　　硬度：O状态：60HB;T6,T7451状态：150HB;数据取自直径10球及在500kg载荷下30s的测试结果。

　　泊松比:0.33。

　　弹性模量：拉伸：71.0GPa(10.3×106psi)，剪切：26.9GPa(3.9×106psi)，压缩72.4GPa(10.5×106psi)

　　疲劳强度：T6，T7451，T73状态：光滑无缺口试件在R·R·oore型测试中循环5×108次，为159Pa(23ksi)。

　　2.3 机械性能（T6状态）

　　性能数值范围

　　抗拉强度 (MPa)450-500

　　屈服强度 (MPa)380-420

　　延伸率 (%)7-10

　　硬度 (HB)125-140

　　断裂韧性 (MPa√m)28-32

　　3. 主要应用领域

　　3.1 模具制造

　　✔ 塑料注塑模具（高光表面、复杂结构）

　　✔ 压铸模具（适用于铝合金/镁合金压铸）

　　✔ 复合材料成型模具（碳纤维、玻璃钢）

　　✔ 吹塑模具（食品、医疗包装）

　　3.2 精密机械与工业应用

　　✔ 半导体设备基座（低热变形）

　　✔ 光学仪器支架（高稳定性）

　　✔ 自动化设备导向件（耐磨性）

　　✔ EDM电极（高导电、低损耗）

　　3.3 特殊应用

　　✔ 航空航天轻量化结构（替代部分钢材）

　　✔ 赛车零部件模具（高抗疲劳性）

　　4. 加工与热处理指南

　　4.1 机械加工

　　推荐刀具：金刚石涂层硬质合金 / PCD（镜面加工适用）

　　切削参数：

　　铣削：3000-8000 RPM，进给0.05-0.2mm/齿

　　车削：200-400 m/min，进给0.1-0.3mm/rev

　　钻孔：高速钢钻头，低速高进给

　　4.2 热处理工艺

　　固溶处理：

　　530-540°C × 2h（水淬或强制风冷）

　　时效处理：

　　T6：160°C × 12-16h

　　T7：175°C × 8h（改善抗应力腐蚀）

　　4.3 焊接性能

　　可焊性：中等（需预热150-200°C）

　　推荐方法：TIG焊（ER4043焊丝）

　　焊后处理：必须重新固溶 + 时效

　　5. 表面处理方案

　　方法特点适用场景

　　硬质阳极氧化膜厚25-50μm，硬度≥400HV耐磨部件（模具型腔）

　　化学镀镍镀层5-15μm，均匀耐蚀高精度模具（光学级）

　　PVD涂层（TiAlN）提升耐高温性（800°C）压铸模具

　　微弧氧化（MAO）陶瓷层，耐腐蚀性海洋环境应用

　　6. 与同类材料对比

　　特性ALUMOLD-400ALUMOLD-3507075-T6

　　抗拉强度 (MPa)450-500400-440570

　　热导率 (W/m·K)160156130

　　加工性能★★★★★★★★★★★★

　　模具寿命★★★★★★★★★

　　成本★★★★★★★★★

　　选型建议

　　✅ 优先选用ALUMOLD-400的场景：

　　需要高强度 + 高导热的精密模具

　　长期抗疲劳 + 抗应力腐蚀的结构件

　　高表面质量要求的工业部件

　　❌ 不适合ALUMOLD-400的场景：

　　极高载荷（>600MPa）应用（推荐ALUMEC100）

　　超低成本模具（可用ALUMOLD-350替代）

　　7. 结论

　　ALUMOLD-400 是高端模具与精密工业应用的理想铝合金，在强度、导热、加工性之间达到优异平衡，特别适合塑料、压铸、复合材料成型等领域，可显著缩短加工周期、降低模具重量、提升使用寿命。