ALHIGHCE铝合金的工况适配度矩阵

　　ALHIGHCE模具铝的用途及特性

　　材料概述

　　ALHIGHCE是新一代超高性能模具铝合金，专为应对极端工况下的模具需求而开发，融合了多项材料技术创新。

　　ALHIGHCE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

　　ALHIGHCE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。

　　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。ALHIGHCE用于弹性材料;弹性要求特别高时，选用ALHIGHCE;

　　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。

　　革命性特性

　　1. 极限机械性能

　　超高强度：热处理后抗拉强度可达580-620MPa

　　断裂韧性：KIC值达38MPa·m¹/²，抗裂纹扩展能力突出

　　硬度范围：HRC 48-55（可调）

　　耐磨性：经特殊处理后达模具钢SKD61的85%

　　2. 热性能突破

　　超高热导：220-240W/(m·K)，创铝合金新高

　　热稳定性：300℃下强度保持率>90%

　　热疲劳抗性：热循环次数比传统模具铝高5倍

　　低热膨胀：20-200℃范围仅23.2×10⁻⁶/℃

　　3. 先进加工特性

　　超精加工性：可实现纳米级表面粗糙度(Ra<10nm)

　　微加工能力：支持≤5μm微细结构加工

　　特殊处理兼容性：完美适配各类PVD/CVD涂层

　　复合加工性：支持激光加工与精密蚀刻结合

　　典型应用场景

　　1. 极端工况模具

　　超高速注塑成型(射速≥500mm/s)

　　高温工程塑料(如PEEK、PEI)成型

　　腐蚀性材料(含卤素阻燃剂)加工

　　2. 超精密领域

　　光学级自由曲面模具

　　微透镜阵列模具(精度≤0.1μm)

　　生物医疗微流体芯片模具

　　3. 特殊工艺模具

　　微发泡超临界流体成型

　　纳米压印光刻模板

　　金属粉末注射成型

　　技术参数比较

　　特性ALHIGHCEH13钢ALCA5钨钢

　　强度(MPa)600

　　热导率2302520085

　　密度(g/cm³)2.87.82.7814.5

　　高工作温度350℃600℃250℃800℃

　　加工成本指数1.83.51.55.0

　　创新热处理工艺

　　多级固溶处理：

　　阶段：450℃×2h

　　第二阶段：510℃×1.5h

　　第三阶段：530℃×1h

　　超快速水淬(冷却速率>200℃/s)

　　复合时效：

　　预时效：100℃×12h

　　主时效：160℃×10h

　　稳定化：200℃×5h

　　深冷处理：

　　-196℃液氮处理2h

　　提升尺寸稳定性20%

　　应用案例

　　案例1：AR眼镜波导镜片模具

　　表面粗糙度：Ra 5nm

　　结构精度：±0.25μm

　　成型温度：180℃

　　模具寿命：200万次

　　案例2：新能源汽车电池外壳

　　压铸压力：120MPa

　　冷却速率：150℃/s

　　生产节拍：45秒/件

　　尺寸稳定性：±0.05mm

　　案例3：人造血管模具

　　微孔结构：直径20-100μm

　　表面生物相容性处理

　　脱模力控制：≤0.01N/cm²

　　细胞粘附率：<5%

　　经济效益

　　与传统方案对比：

　　模具寿命提升8-10倍

　　能耗降低40%

　　产品不良率降至0.05%

　　全周期成本：

　　初期投资：高30%

　　维护成本：低60%

　　综合效益：提升300%

　　选型指导

　　适用条件： ✓ 成型温度≥250℃ ✓ 表面粗糙度要求≤Ra0.01μm ✓ 模具寿命要求≥100万次 ✓ 微米级结构复制需求

　　不适用场景： ✗ 超高温(>400℃)成型 ✗ 极高机械冲击工况 ✗ 强酸强碱(pH<2或>12)环境

　　未来发展方向

　　智能模具集成：嵌入光纤传感系统

　　自修复功能：纳米级损伤自动修复

　　梯度性能设计：不同部位定制性能

　　数字孪生应用：全生命周期预测维护

　　ALHIGHCE代表了模具材料技术的新突破，为高端制造业提供了革命性的解决方案，特别适合下一代智能制造需求。