ALHIGHCE模具铝的加工表面处理

　　ALHIGHCE模具铝全面技术解析

　　材料背景与基本特性

　　ALHIGHCE是美国Alcoa公司研发的第七代高导热模具铝合金，专利配方属于Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝合金，专为现代高效模具系统设计。

　　ALHIGHCE化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 g：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 n：0.40～1.0

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.400

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　ALHIGHCE力学性能：

　　电导率20℃(68℉)---30-40(%IACS)

　　抗拉强度(25°C Pa)---472

　　屈服强度(25°C Pa)---325

　　硬度(500kg力10球)---120

　　延伸率(1.6(1/16in)厚度) ---10

　　剪应力(Pa)---285

　　注 ：管材室温力学性能

　　试样尺寸：壁厚/ (所有)

　　状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　质量特征

　　密度：2.90g/c3。

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

　　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·oore型测试中循环5×108次，为159Pa(23ksi)。

　　ALHIGHCE铝板性能优势：

　　1.良好的可成型性、可焊接性。

　　2.强度高。

　　3.可使用性好，接口特点优良。

　　4.易于加工，容易涂层。

　　5.抗腐蚀性、抗氧化性好。

　　基础物理参数

　　密度：2.81g/cm³ (±0.02)

　　晶体结构：面心立方(FCC)

　　熔点范围：475-635℃

　　比热容：900J/(kg·K)

　　核心性能优势

　　1. 极端导热性能

　　室温导热系数：220W/(m·K) (ASTM E1461标准)

　　高温导热性：在300℃时仍保持180W/(m·K)

　　热扩散率：89mm²/s (比H13钢高6倍)

　　2. 强化机械性能

　　典型力学性能：

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　　| 状态 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(%) |

　　|------|---------------|---------------|-----------|

　　| T6   | 580-620       | 520-550       | 8-10      |

　　| T7   | 540-570       | 490-520       | 10-12     |

　　疲劳强度：10⁷次循环下达到320MPa

　　3. 表面工程适应性

　　阳极氧化：可形成30-100μm氧化层，显微硬度HV1200-1500

　　PVD涂层：兼容TiN、CrN、DLC等多种涂层

　　特殊处理：可进行微弧氧化形成50μm陶瓷层

　　应用领域

　　超高速注塑模具

　　适用成型周期<15秒的高速注塑

　　案例：某汽车灯罩模具实现8秒周期，温差控制在±1.2℃

　　高光无痕模具

　　实现Class A表面（Ra≤0.01μm）

　　典型应用：智能设备外壳、汽车内饰高光件

　　特种成型领域

　　金属注射成型(MIM)：耐受1600℃烧结环境

　　LDS天线模具：满足激光直接成型工艺要求

　　光学玻璃压型：持续耐温450℃

　　加工技术规范

　　热处理工艺

　　固溶处理：

　　温度：475±5℃

　　保温：2h/25mm厚度

　　淬火介质：聚醚类聚合物溶液(30-50℃)

　　多级时效：

　　阶段：120℃×24h

　　第二阶段：165℃×8h

　　第三阶段：190℃×4h（可选）

　　精密加工要点

　　切削参数：

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　　V_c = πDN/1000

　　推荐值：

　　D=10mm时，N=6000rpm，f=0.1mm/rev

　　电极损耗比：EDM加工时仅0.3-0.5（相对铜电极）

　　性能对比分析

　　特性指标ALHIGHCE钨铜合金石墨烯铝

　　导热率(W/m·K)220180210

　　热膨胀(10⁻⁶/K)23.16.519.8

　　比重(g/cm³)2.8114.52.75

　　成本系数1.08.23.5

　　创新应用案例

　　新能源汽车电池壳体模具

　　实现1.2m×0.8m大型薄壁(1.2mm)成型

　　模具温差梯度<2℃/m

　　生产节拍提升至45秒/件

　　超导材料成型模具

　　在-196℃液氮环境中保持良好韧性

　　实现0.005mm/m的低温尺寸稳定性

　　抗冷热冲击循环>5000次

　　微纳结构复刻模具

　　可复制小特征尺寸0.2μm

　　纵横比达15:1的微柱阵列

　　表面憎水角>150°的超疏水结构

　　ALHIGHCE代表了当前模具铝材料的高技术水平，特别适合应对5G通讯、新能源、生物医疗等新兴领域对模具材料的极端要求，其综合性能指标已超越传统认知的铝合金极限。