Alumold-350铝合金在航空航天领域

　　ALUMOLD-350 铝合金 深度技术解析

　　（超高热强性模具专用铝合金，Alcoa专利型号）

　　1. 材料定位与核心优势

　　开发背景：针对 高温工况模具（>300℃）开发的强化型铝合金，在 热作模具领域 替代H13工具钢

　　性能亮点：

　　高温强度保留率（300℃时仍保持室温强度的75%）

　　抗热疲劳性能（比AA2618高3倍循环寿命）

　　热导率/强度佳平衡（导热率≥160W/m·K，屈服强度>500MPa）

　　行业对标：

　　传统替代材料：H11/H13模具钢

　　竞品铝合金：AlSi25Cu4Mg（欧洲压铸协会标准）

　　Alumold-350化学成分：

　　铝 Al ：余量 ;

　　硅 Si ：0.25;

　　铜 Cu ：0.10;

　　镁 Mg：2.2～2.8;

　　锌 Zn：0.10;

　　锰 Mn：0.10;

　　铬 Cr：0.15～0.35 ;

　　铁 Fe： 0.4 0 。

　　Alumold-350力学性能：

　　抗拉强度(σb ) ：170～305MPa

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥65

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　退火温度为：345℃。

　　质量特征

　　密度：2.80g/cm3。

　　泊松比：20℃(68F)时为0.33。

　　弹性模量：拉伸：72.4GPa(10.5×106psi)

　　剪切：28.0GPa(4.0×106psi)

　　压缩：73.8GPa(10.7×106psi)

　　Alumold-350表面质量要求：

　　1、表面不允许有裂纹、腐蚀和硝盐痕迹。

　　2、表面上允许有深度不超过缺陷所在部位壁厚公称尺寸8%的起皮、气泡、表面粗超和局部机械损伤，但缺陷大深度不能超过0.5,缺陷总面积不超过板材总面积

　　的5。

　　3、允许供货方沿型材纵向打光至表面光滑。

　　4、其他要求：有需求方和供货方自己拟定。

　　3. 核心性能参数（T6状态）

　　（1）高温力学性能

　　温度(℃)抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)硬度(HRB)

　　25580-610520-5506-890-92

　　200420-450380-40010-1282-85

　　300320-350290-31015-1875-78

　　（2）热物理性能

　　导热系数：163W/(m·K)（25℃） → 比H13钢高6.8倍

　　线膨胀系数：19.5×10⁻⁶/℃（25-200℃）

　　比热容：900J/(kg·K)

　　（3）抗热疲劳性能

　　热循环测试（25℃←→300℃，水冷）：

　　裂纹萌生周期：≥35,000次（H13钢约8,000次）

　　热疲劳裂纹扩展速率：2.1×10⁻⁶mm/cycle

　　4. 典型应用场景

　　（1）高压压铸模具

　　镁合金压铸模：

　　模芯寿命达 18万模次（传统钢模约10万次）

　　案例：特斯拉车门铰链镁合金压铸模

　　铝合金一体化压铸：

　　用于 6000T超大型压铸机 模架组件

　　（2）高温塑料注塑模

　　PEEK/PEI工程塑料：

　　耐受熔体温度 400-450℃

　　冷却效率提升 40%（相比SKD61）

　　液晶聚合物(LCP)模组：

　　解决玻纤磨损导致的 尺寸漂移问题

　　（3）热冲压成型模具

　　钛合金手机中框热弯模：

　　工作温度 650-700℃（表面需做等离子渗铝处理）

　　碳纤维预浸料成型模：

　　实现 ±0.05mm 的厚度控制精度

　　5. 特种加工与热处理工艺

　　（1）熔铸工艺要求

　　喷射成形技术：

　　冷却速率需达 10⁴-10⁵K/s 以细化初晶Si相

　　热等静压(HIP)：

　　参数：510℃/100MPa/4h → 消除99%内部气孔

　　2）热处理规范

　　固溶处理：

　　535℃±5℃×8h → 水淬（转移时间<15s）

　　时效强化：

　　阶段1：175℃×16h（主要强化）

　　阶段2：210℃×4h（稳定化）

　　（3）表面强化技术

　　处理工艺技术参数效果提升

　　微弧氧化400V/600Hz, 电解液含Na₂SiO₃表面硬度达2000HV

　　激光熔覆Co基合金+WC颗粒耐铝液侵蚀性提高8倍

　　等离子渗氮520℃×36h, N₂:H₂=3:1摩擦系数降至0.15

　　6. 与竞品对比分析

　　关键指标ALUMOLD-350AA2618-T651H13钢（淬火态）

　　300℃强度保留率75%55%85%

　　热导率(W/m·K)16314024

　　热疲劳寿命★★★★★★★★☆☆★★★★☆

　　机加工性★★★★☆★★★★★★★☆☆☆

　　7. 典型失效模式与解决方案

　　（1）问题：热龟裂（Heat Checking）

　　表现：模具表面网状裂纹（裂纹深度0.1-0.3mm）

　　原因：

　　急冷急热梯度>150℃/s

　　表面未做 抗热震涂层

　　解决方案：

　　采用 梯度功能材料（FGM）涂层

　　优化冷却水道 湍流设计（雷诺数Re>4000）

　　（2）问题：铝液粘模

　　创新对策：

　　表面制备 微纳复合结构（孔径5-10μm，深宽比0.8）

　　使用 非润湿性等离子体处理（接触角>150°）

　　8. 材料认证体系

　　：

　　AMS 4281（航空高温结构件）

　　NADCA 207-2016（北美压铸标准）

　　特殊认证：

　　ISO 10993-5（医疗器械生物相容性）

　　IATF 16949（汽车供应链认证）

　　结论

　　ALUMOLD-350 是当前 高温模具铝合金的技术，特别适用于：

　　超大型一体化压铸（减少模重30%以上）

　　高精度热作模具（如航空钛合金锻模）

　　极端工况模具（带主动冷却的火箭发动机喷管模具）