Alumold150铝合金用于航空航天结构件的可行性分析

　　Alumold 150 铝合金（模具专用铝）技术详解

　　1. 材料概述

　　Alumold 150 是一种高硬度、易加工的铝合金，专为模具制造优化设计，具有优异的切削性能、耐磨性和热稳定性，广泛应用于注塑模、压铸模、吹塑模等领域。

　　Alumold150化学成分：

　　铝(Al) 余量

　　铬(Cr)≤0.04

　　锆(Zr)0.08～0.15

　　锌(Zn)5.7～6.7

　　硅(Si)≤0.12

　　铁(Fe)0.000～0.150

　　锰(Mn)≤0.10

　　镁(Mg)1.9～2.6

　　钛(Ti)≤0.06

　　铜(Cu)2.0～2.6

　　机械性能

　　密度：20℃(68℉)时为 2.83g/cm3(0.102lb/in3)。

　　退火温度 415℃(775℉)

　　固溶温度 475℃(890℉)

　　时效温度 120-175℃(250-350℉)

　　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·Moore型测试中循环5×108次，为159MPa(23ksi)。

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥180

　　屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥110

　　伸长率 δ5 (%)：≥14

　　注 ：棒材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：直径≤150

　　布氏硬度 HB ：95-100

　　质量特征

　　密度：2.90g/cm3。

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

　　3. 物理性能

　　性能数值单位备注

　　密度2.81g/cm³高于普通铝

　　熔点635-655°C与7075相似

　　热导率130W/(m·K)优于钢模

　　电导率 (IACS)30%%导电性一般

　　线膨胀系数23.6 × 10⁻⁶/K (20-100°C)热稳定性好

　　4. 机械性能（T651状态）

　　性能T651（峰值时效）备注

　　抗拉强度 (MPa)520-570高于普通模具铝

　　屈服强度 (MPa)450-500高承载能力

　　延伸率 (%)8-12适中塑性

　　硬度 (HB)135-150接近低碳钢

　　冲击韧性 (J)20-30可承受冲击

　　疲劳极限 (MPa)180-220优于P20钢

　　5. 核心特性

　　✅ 高硬度（HB 135-150）——接近P20模具钢

　　✅ 易切削（刀具寿命长）——适合CNC精密加工

　　✅ 耐磨性好——适合高摩擦模具

　　✅ 热稳定性（≤200°C不软化）——适合塑料注塑

　　✅ 轻量化（密度2.81g/cm³）——比钢模轻60%

　　✅ 耐腐蚀（优于普通钢模）——减少表面处理需求

　　6. 主要应用

　　6.1 塑料模具

　　 注塑模（用于ABS、PC、PP等材料）

　　 吹塑模（PET瓶、容器成型）

　　 挤出模（管材、型材生产）

　　6.2 压铸与冲压模具

　　 锌/铝压铸模（适合中小批量生产）

　　 精密冲压模（电子连接器、手机壳）

　　6.3 特殊模具

　　 复合材料成型模（碳纤维、玻璃钢）

　　 快速原型模（3D打印母模翻制）

　　7. 加工与热处理

　　7.1 加工优化

　　切削速度：高速铣削（600-1000m/min）

　　刀具推荐：硬质合金或金刚石涂层刀具

　　冷却液：水溶性切削液（避免高温粘刀）

　　7.2 热处理工艺

　　固溶处理（470°C × 2h，水淬）

　　人工时效（120°C × 24h，T6状态）

　　稳定化处理（T651，提高尺寸稳定性）

　　7.3 表面处理

　　硬质阳极氧化（HV 800+，提高耐磨性）

　　镀镍（用于高腐蚀环境）

　　氮化（提高表面硬度）

　　8. 市场与供应

　　 主要供应商：

　　德国Otto Fuchs（航空级铝材）

　　美国Kaiser Aluminum（高强铝合金）

　　日本神户制钢（Kobe Steel）

　　 价格参考（2024）：

　　Alumold 150：$8-12/kg（高于普通铝）

　　模具钢对比（P20钢：$5-8/kg）

　　9. 对比其他模具材料

　　特性Alumold 150P20模具钢6061铝合金

　　硬度 (HB)135-150280-32095-100

　　抗拉强度 (MPa)520-5701000-1200310-350

　　重量轻（2.81g/cm³）重（7.8g/cm³）轻（2.7g/cm³）

　　切削性中等

　　适用温度≤200°C≤300°C≤150°C

　　成本中高中等低