ALUMEC99模具铝的微观组织与断裂韧性研究

　　ALUMEC99 模具铝综合技术报告

　　一、材料基础信息

　　ALUMEC99 是瑞典 SAPA 集团开发的高端模具专用铝合金，属于 Al-Zn-Mg-Cu 系超硬铝合金，专为高性能模具应用而设计。

　　ALUMEC99实测化学成分：

　　硅Si：0.50

　　铁Fe: 0.50

　　铜Cu：3.8-4.9

　　锰Mn：0.30-1.0

　　镁Mg：1.2-1.8

　　铬Cr：0.10

　　锌Zn：0.25

　　铝Al：余量

　　ALUMEC99力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：110-136

　　伸长率 δ10 (%)： ≥20

　　退火温度为：415℃。

　　屈服强度 σs (MPa) ≥110

　　伸长率 δ5 (%) ≥12

　　试样毛坯尺寸 所有壁厚

　　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。

　　二、核心性能参数

　　1. 机械性能

　　状态抗拉强度 (MPa)屈服强度 (MPa)延伸率 (%)硬度 (HB)断裂韧性 (MPa√m)

　　T6530-570470-51010-12165-17528-32

　　T651540-580480-5209-11170-18026-30

　　2. 物理特性

　　密度：2.82 g/cm³

　　热膨胀系数：23.6×10⁻⁶/K (20-200℃)

　　热导率：155 W/(m·K)

　　比热容：880 J/(kg·K)

　　三、特殊优势特性

　　超高强度：接近某些工具钢的强度水平

　　优异抛光性：可达到镜面级抛光效果 (Ra < 0.01μm)

　　zhuoyue热稳定性：可在250℃下长期保持性能

　　良好尺寸稳定性：热处理变形率 < 0.03%

　　四、主要应用领域

　　1. 高端模具制造

　　精密光学模具：相机镜头、显微镜镜片

　　电子元件模具：连接器、微型组件

　　汽车高光模具：车灯、仪表盘

　　医疗器械模具：精密注射器部件

　　2. 典型行业应用

　　光学行业：VR/AR镜片模具

　　电子行业：5G通讯设备壳体模具

　　汽车行业：新能源车电池组件模具

　　医疗行业：人工关节成型模具

　　五、加工技术规范

　　1. 切削加工参数

　　工序转速 (rpm)进给 (mm/rev)切深 (mm)刀具材质

　　粗加工800-12000.15-0.252-3硬质合金

　　半精加工1500-20000.08-0.150.5-1.5涂层刀具

　　精加工2500-35000.03-0.080.1-0.3PCD刀具

　　2. 热处理工艺

　　复制代码固溶处理：475±5℃×2h → 水淬一级时效：120±5℃×24h二级时效：160±5℃×18h

　　六、表面处理方案

　　处理工艺技术参数效果

　　硬质阳极氧化厚度25-50μmHV>800

　　镍磷化学镀厚度15-25μm镜面效果

　　TD处理温度950℃VC涂层

　　PVD涂层TiAlN摩擦系数<0.3

　　七、与同类材料对比

　　ALUMEC99 vs 7075铝合金

　　强度提高25-30%

　　耐磨性提高2-3倍

　　热稳定性提高50℃

　　抛光性能更优

　　ALUMEC99 vs P20工具钢

　　重量减轻60%

　　热导率提高3倍

　　加工效率提升50%

　　成本降低30%

　　八、使用注意事项

　　加工建议

　　粗加工后需进行应力消除

　　避免使用含硫切削液

　　精加工前必须完成终热处理

　　模具设计要点

　　壁厚均匀性要求高

　　冷却系统需优化设计

　　建议采用模块化结构

　　维护保养

　　定期检查模具表面状态

　　每10万模次需维护

　　长期存放需防锈处理

　　ALUMEC99代表了当前铝合金模具材料的水平，特别适合要求高精度、长寿命和优异表面质量的高端模具应用，在光学、电子和医疗等精密制造领域具有的优势。