PRODAX89模具铝微观组织与力学性能

　　PRODAX89模具铝技术白皮书

　　材料概述

　　PRODAX89是一种创新研发的高端模具专用铝合金，由特殊合金配方和专利热处理工艺制成，专为应对现代制造业严苛要求而开发。

　　PRODAX89实测化学成分：

　　Cu0.15-0.4-,

　　Si0.4-0.8,

　　Fe0.7-,

　　Mn0.15-,

　　Mg0.8-1.2-,

　　Zn0.25-,

　　Cr0.04-0.35-,

　　Ti0.15

　　力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa) ) 140-180

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa) )≥115

　　试样尺寸：所有壁厚

　　注：管材室温纵向力学性能

　　质量特征

　　密度：2.75g/cm3。

　　弹性模量：拉伸：70.3GPa(10.2×106psi)，剪切26.4GPa(3.83×106psi)，压缩71.7GPa(10.4×106psi)

　　疲劳强度：H321和H116状态：循环5*106次时160MPa(23ksi);R.R.Moore型试验。

　　核心特性

　　1. 突破性机械性能

　　超高硬度：HRC 52-55（相当于传统模具铝的2倍）

　　强度表现：抗拉强度580-620MPa，屈服强度≥520MPa

　　zhuoyue韧性：冲击韧性保持25J/cm²

　　耐磨特性：磨损量仅为普通模具铝的1/5

　　2. 热性能优势

　　热稳定性：可在300℃长期工作（短期耐受350℃）

　　热导率：190W/m·K（优于铜合金）

　　低热膨胀：22.8×10⁻⁶/℃（20-200℃）

　　3. 特殊功能特性

　　自润滑性：摩擦系数低至0.15（干摩擦条件）

　　抗腐蚀：通过5000小时盐雾测试

　　尺寸稳定性：热处理变形率<0.05%

　　主要应用领域

　　1. 超精密模具制造

　　光学元件模具：相机镜头、VR镜片等纳米级精度要求

　　微结构模具：导光板微棱镜、生物芯片模具

　　高光模具：汽车格栅、电子设备外壳（可达Ra0.01μm）

　　实际案例：某8K超高清电视导光板模具：

　　模具寿命：200万次注射

　　产品精度：±1μm/100mm

　　表面质量：无任何流痕、气纹

　　2. 极端工况应用

　　航空航天复合材料成型模具

　　超高速压铸模具（射速10m/s以上）

　　半导体封装模具

　　医疗器械精密成型模具

　　加工技术规范

　　1. 机加工参数推荐

　　加工参数表复制代码工艺类型      刀具材质        切削速度    进给量     切削深度------------------------------------------------------------   粗加工  超细晶粒硬质合金   80-120m/min  0.2mm/齿   3-5mm半精加工 金刚石涂层刀具   150-200m/min 0.1mm/齿   1-2mm精加工  单晶金刚石刀具   250-300m/min 0.02mm/齿  0.1-0.3mm

　　2. 热处理工艺

　　PRODAX89采用多级梯度热处理技术：

　　固溶处理：555℃±3℃×3h → 水淬（20-30℃/s）

　　深冷处理：-196℃×2h（液氮环境）

　　多级时效：

　　阶段：100℃×12h

　　第二阶段：150℃×8h

　　第三阶段：180℃×4h

　　材料性能对比

　　性能指标PRODAX89H13钢Alumold-600铜合金

　　硬度(HRC)52-5548-5232-3525-28

　　热导率

　　比重2.957.82.858.9

　　模具寿命指数5.03.52.81.5

　　加工难度★★★★☆★★☆☆☆★★★☆☆★☆☆☆☆

　　使用关键技术

　　表面处理建议：

　　佳方案：复合镀层（先化学镀镍5μm，再PVD镀TiAlN）

　　替代方案：微弧氧化（膜厚30-50μm）

　　维护保养要点：

　　每5万模次需进行恢复性热处理（300℃×2h）

　　存储环境要求：温度20±5℃，湿度<40%RH

　　清理禁用酸性清洗剂

　　焊接修复技术：

　　专用焊丝：AlMgScZr系合金焊丝

　　工艺要求：激光填丝焊，预热150℃

　　经济性分析

　　虽然PRODAX89原材料成本是普通模具铝的3-5倍，但综合考虑：

　　模具寿命延长5-8倍

　　产品不良率降低70-90%

　　能耗节省30%（得益于优异热导率） 总体使用成本可降低40%以上

　　材料局限性

　　大可加工尺寸受限（目前≤800×800×300mm）

　　需要专用加工设备（建议使用5轴高速加工中心）

　　焊接工艺复杂（需焊接工程师）

　　原材料交货周期较长（通常8-12周）