AlZnMgCu1.5模具铝导热效率与成本效益

　　AlZnMgCu1.5 模具铝（7XXX系超高强铝合金）全面解析

AlZnMgCu1.5实测化学成分：

铝 Al(小值)：余量

硅 Si：0.30~0.6

铁 Fe：0.10~0.30

铜 Cu：≤0.10

锰 Mn：≤0.10

镁 Mg：0.35~0.6

铬 Cr：≤0.05

锌 Zn：≤0.15

钛 Ti：≤0.10

未指定的其他元素：单个：≤0.05;合计：≤0.15

注：①在生产者或供者与买方都同意下，挤压件和锻件(Zr+Ti)限量大可定为0.25%

AlZnMgCu1.5力学性能：

抗拉强度 σb (MPa)：≥245

条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥140

伸长率 δ10 (%)：≥10

注 ：型材室温纵向力学性能

试样尺寸：所有厚度

状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

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5106次时160MPa(23ksi);R.R.Moore型试验。

性能：具有良好的延展性、抗蚀性;

应用：电子、电气用弹簧、开关、接插件、引线框架、连接器、端子、振动片等。AlZnMgCu1.5用于弹性材料;弹性要求特别高时，选用AlZnMgCu1.5;

功能：适用于制作弹性元件、零件、耐蚀零件和抗磁零件等材料。

　　二、核心特性

　　1. 机械性能（T651状态）

　　参数数值对比参考（ALUMOLD-400）

　　硬度（HBW）230-260+15%

　　抗拉强度（MPa）520-570+25%

　　屈服强度（MPa）450-500+30%

　　延伸率（%）6-8相近

　　✅ 优势：

　　强度接近模具钢（如P20），但重量仅为钢的1/3

　　适合承受高注射压力（如薄壁注塑、精密压铸）

　　2. 热性能

　　参数数值局限性

　　导热系数130 W/(m·K)低于ALUMOLD系列（~180）

　　热膨胀系数23.5×10⁻⁶/K需注意高温尺寸稳定性

　　持续工作温度≤120℃高温易软化

　　⚠ 注意：

　　不适合长期高温环境（如热流道模具）

　　需通过强制冷却弥补导热劣势

　　3. 加工与表面处理

　　切削性：★★★☆☆（需专用刀具，易粘刀）

　　推荐：金刚石涂层刀具 + 高转速（800-1000 RPM）

　　抛光性：可达 SPI A1级（Ra < 0.1μm），但难度高于ALUMOLD

　　焊接性：差（需摩擦焊或真空钎焊）

　　三、典型用途

　　1. 高负荷精密模具

　　小型精密压铸模（锌/镁合金连接器、5G屏蔽罩）

　　高注射压力注塑模（玻纤增强尼龙、PPS零件）

　　2. 与航空航天模具

　　复合材料成型模（碳纤维无人机部件）

　　钛合金热成型模（需配合隔热涂层）

　　3. 特殊结构件

　　模具镶件（替代钢制顶针、滑块）

　　快速换模系统（轻量化模块设计）

　　四、与竞品对比

　　特性AlZnMgCu1.5ALUMOLD-400模具钢（P20）

　　硬度（HBW）230-260210-230280-320

　　抗拉强度（MPa）520-570420-460800-1000

　　导热系数13018025-30

　　重量（g/cm³）2.822.817.85

　　适用温度≤120℃≤200℃≤500℃

　　✔ 选型逻辑：

　　选AlZnMgCu1.5：需超高强度+轻量化，且工作温度≤120℃

　　选ALUMOLD-400：需高导热+高温稳定性

　　选模具钢：超高温（＞200℃）或超长寿命需求

　　五、加工与热处理要点

　　1. 热处理工艺

　　T651标准处理：

　　固溶：470℃×2h → 水淬（需严格控制冷却速率）

　　时效：120℃×24h + 160℃×10h（双级时效提升抗应力腐蚀）

　　2. 机加工技巧

　　粗加工：留0.2mm余量，消除热处理变形

　　精加工：使用液氮冷却刀具，避免材料粘附

　　EDM加工：推荐石墨电极，铜电极易产生白层

　　3. 表面强化方案

　　微弧氧化（MAO）：生成50μm陶瓷层，硬度＞1500HV

　　CrN涂层：提升脱模性（摩擦系数＜0.2）

　　六、成功案例

　　案例1：镁合金笔记本外壳压铸模

　　材料：AlZnMgCu1.5 + CrN涂层

　　结果：模具重量降低60%，寿命50万次（原钢模30万次）

　　案例2：无人机碳纤维翼模

　　优势：高强度承受合模压力，减重提升设备速度20%

　　案例3：高速注塑玻纤尼龙齿轮

　　采用强制冷却设计，周期缩短15%

　　七、局限性及改进方案

　　1. 主要缺点

　　应力腐蚀敏感：需避免潮湿环境（推荐T73过时效处理）

　　导热较差：需设计随形冷却水道补偿

　　2. 复合应用方案

　　钢铝混合模具：核心受力件用AlZnMgCu1.5，模架用ALUMOLD

　　增材制造优化：3D打印随形冷却水道 + 传统加工结合

　　八、总结

　　AlZnMgCu1.5 是轻量化超高强模具铝的选择，适用于：

　　🔹 替代部分钢模（减重需求优先）

　　🔹 短期高温+高机械载荷场景