Alumold-500铝合金在汽车轻量化零部件中的成功案例

　　Alumold-500 超高性能模具铝合金板材技术解析

　　1. 材料概述

　　Alumold-500 是一种超高性能模具专用铝合金，属于 Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Ti 系合金，专为极端工况下的高精度模具和结构件设计。

　　密度低（~2.85 g/cm³），但强度接近高强度钢

　　超高耐磨性、抗疲劳性和热稳定性

　　优异的机械加工和表面处理适应性

　　广泛应用于航空航天、精密模具、等领域

　　Alumold-500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-500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. 核心性能参数

　　2.1 机械性能（T651状态）

　　性能指标数值范围

　　抗拉强度620-650 MPa

　　屈服强度580-610 MPa

　　延伸率7-9%

　　硬度（HB）220-240

　　弹性模量74 GPa

　　断裂韧性35-40 MPa·m¹/²

　　2.2 热性能

　　热导率145 W/(m·K)

　　热膨胀系数22.5×10⁻⁶/K (20-200°C)

　　高工作温度250°C（短时可耐受300°C）

　　2.3 特殊性能

　　✅ 超高疲劳寿命（10⁸次循环下仍保持高强度）

　　✅ 极端尺寸稳定性（残余应力 < 2 MPa）

　　✅ 优异耐磨性（比传统模具钢高40%）

　　✅ 耐腐蚀性（优于7075，接近6系铝合金）

　　3. 主要应用领域

　　3.1 超精密模具

　　 光学级注塑模具（镜头、光纤连接器）

　　 高精度金属冲压模具（电子屏蔽罩、微型结构件）

　　 复合材料热压成型模具（碳纤维、玻璃纤维制品）

　　3.2 航空航天 &

　　✈ 航空发动机承力支架

　　✈ 导弹导引头结构件

　　✈ 无人机高载荷框架

　　✈ 卫星反射镜基座

　　3.3 高端工业装备

　　⚙ 半导体制造设备部件（真空腔体、晶圆固定座）

　　⚙ 超精密测量仪器基座（纳米级稳定性需求）

　　⚙ 高能激光系统支撑结构

　　4. 加工与处理特性

　　4.1 机械加工

　　 切削性能 ★★★★☆（优于7075，接近6061）

　　 推荐参数：

　　车削：VC=350-450 m/min，f=0.1 mm/r

　　铣削：VC=400-500 m/min，fz=0.05-0.08 mm/tooth

　　 表面质量：Ra 0.1-0.3 µm（精加工后）

　　4.2 热处理工艺

　　 固溶处理：480°C/1h → 490°C/1h → 500°C/1h（三阶段）

　　⏳ 多级时效：120°C/8h + 160°C/12h

　　❄ 深冷处理（可选）：-196°C/2h

　　4.3 表面处理

　　 微弧氧化（MAO）（50-100 µm，HV>1800）

　　 DLC涂层（类金刚石镀层，摩擦系数<0.1）

　　 硬质阳极氧化（30-50 µm，HV>400）

　　5. 对比其他材料

　　特性Alumold-500H13模具钢7075-T651

　　强度/重量比★★★★★★★☆☆☆★★★★☆

　　热疲劳抗力★★★★☆★★★☆☆★★☆☆☆

　　加工经济性★★★☆☆★★☆☆☆★★★★☆

　　耐腐蚀性★★★★☆★★☆☆☆★★★☆☆

　　6. 关键使用建议

　　6.1 模具设计优化

　　 小壁厚 ≥ 3 mm（防止变形）

　　 冷却水道优化（提高热管理效率）

　　 避免尖角设计（推荐R≥0.5mm）

　　6.2 加工注意事项

　　 粗加工后需应力释放（避免后续变形）

　　 推荐PCD/CBN刀具（提高刀具寿命）

　　 使用低粘度切削液（提高表面质量）