Alumold-400铝合金的高切削性与表面抛光性能研究

　　ALUMOLD-400 高性能模具铝合金板材技术报告

　　一、材料基础信息

　　1. 材料分类

　　ALUMOLD-400 属于 Al-Zn-Mg-Cu 系超高强度铝合金（类似7xxx系列），专为高负荷模具应用优化，兼具高硬度、优异热稳定性和良好的加工性能。

　　Alumold-400化学成分：

　　铝 Al ：余量 ;

　　硅 Si ：0.25;

　　铜 Cu ：0.10;

　　镁 g：2.2～2.8;

　　锌 Zn：0.10;

　　锰 n：0.10;

　　铬 Cr：0.15～0.35 ;

　　铁 Fe： 0.4 0 。

　　Alumold-400力学性能

　　抗拉强度(σb ) ：170～305Pa

　　条件屈服强度 σ0.2 (Pa)≥65

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　退火温度为：345℃。

　　质量特征

　　密度：2.80g/c3。

　　弹性模量：平均拉伸和压缩力：72.4GPa(10.5×106psi);压缩比拉伸的模量大。

　　刚性模量：27.5GPa(4×106psi)

　　Alumold-400热处理规范：

　　均匀化退火:加热440℃;保温12～14h;空冷。

　　快速退火:加热350～410℃;保温时间30～120in;空或水冷。

　　高温退火:加热350～420℃;成品厚度≥6或<6时,保温时间为2～10in或10～30in;空冷。

　　低温退火:加热250～300℃或150～180℃;保温时间为1～2h,空冷.

　　二、物理性能

　　性能指标典型值测试标准

　　密度2.82 g/cm³ISO 1183

　　热导率150 W/(m·K)ASTM E1461

　　热膨胀系数23.2×10⁻⁶/K20-250℃

　　电阻率45 nΩ·mIEC 60093

　　熔点范围475-635℃DSC分析

　　三、机械性能

　　1. 标准力学性能（T6状态）

　　抗拉强度（UTS）：450-480 MPa

　　屈服强度（YS）：400-430 MPa

　　延伸率（%）：6-10%

　　硬度（HB）：135-145

　　弹性模量：72 GPa

　　冲击韧性：30-35 J/cm²（Charpy）

　　2. 高温性能（200℃）

　　抗拉强度保持率：≥80%

　　屈服强度保持率：≥75%

　　热疲劳寿命：≥50,000次（ΔT=300℃）

　　四、核心应用领域

　　1. 高负荷压铸模具（40%）

　　铝/镁合金压铸模（发动机壳体、汽车结构件）

　　锌合金精密压铸模（电子外壳、连接器）

　　2. 注塑模具（30%）

　　大型工程塑料件（汽车保险杠、家电外壳）

　　高光/镜面模具（LED透镜、透明件）

　　3. 冲压/锻造模具（20%）

　　高强度金属冲压模（汽车钣金件）

　　钛合金热锻模（航空结构件）

　　4. 特殊模具（10%）

　　复合材料成型模具（碳纤维部件）

　　3D打印随形冷却模具（精密注塑）

　　五、关键特性优势

　　1. 超高强度和耐磨性

　　硬度接近模具钢（HRC 40-45），但重量仅为钢的1/3

　　抗磨损性能优于H13钢，模具寿命提升30%

　　2. 出色的热稳定性

　　长期使用温度可达250℃，短期耐受350℃

　　热应力变形极小，适合高精度模具

　　3. 优异的加工性能

　　切削性：比传统模具钢快2-3倍

　　抛光性：可达到Ra ≤ 0.02μm（镜面级）

　　焊接性：可采用TIG焊、激光焊修补

　　六、热处理工艺

　　1. 标准热处理（T6）

　　固溶处理：470℃ × 4h → 水淬

　　人工时效：120℃ × 24h / 160℃ × 8h

　　2. 深冷处理（可选）

　　-196℃液氮处理×12h → 提升尺寸稳定性

　　3. 表面强化工艺

　　工艺效果适用场景

　　硬质阳极氧化硬度≥1000HV高耐磨模具

　　PVD涂层（TiAlN）耐温>800℃高温压铸模

　　化学镀镍（Ni-P）防腐蚀塑料模具

　　七、模具制造技术要点

　　1. 加工参数建议

　　铣削：转速6000-8000 RPM，进给0.1-0.2mm/齿

　　EDM加工：推荐石墨电极，低损耗模式

　　2. 冷却系统优化

　　3D打印随形冷却水道 → 缩短注塑周期30%

　　热管辅助散热 → 适用于高发热模具

　　3. 维护与修复

　　激光熔覆修复：适用于局部磨损修复

　　应力消除回火：每50,000次生产后做一次

　　八、质量控制标准

　　内部缺陷检测（UT/CT）：允许缺陷≤Φ0.5mm

　　硬度均匀性：±3 HB

　　尺寸公差：±0.05mm（精密模具级）

　　总结

　　ALUMOLD-400 是专为高端模具开发的高性能铝合金，特别适用于高负荷压铸、精密注塑和热锻模具。相比传统模具钢，其轻量化、高导热性和优异的机加工性能可显著降低制造成本并提高生产效率，是现代高精度、长寿命模具的理想选择。