AlZnMgCu1.5模具铝性能的影响分析

　　AlZnMgCu1.5模具铝全面技术分析

　　一、材料基本特性

　　AlZnMgCu1.5是典型的高强铝合金，属于7xxx系列铝合金的改良品种，专为模具应用优化配方。

　　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;

　　关键性能参数：

　　硬度范围：HB 120-145（T6状态）

　　抗拉强度：≥420 MPa

　　屈服强度：≥360 MPa

　　延伸率：≥10%

　　热导率：155 W/m·K（优于多数模具钢）

　　密度：2.81 g/cm³

　　二、化学成分特点

　　元素含量范围(%)作用

　　Zn5.0-6.0主要强化元素

　　Mg1.2-1.8形成MgZn₂强化相

　　Cu1.3-1.7提高热强性

　　Cr0.1-0.25细化晶粒

　　Ti≤0.1改善铸造性能

　　Al余量基体

　　三、主要应用领域

　　1. 精密注塑模具

　　光学元件（镜头、棱镜等）

　　微型连接器（间距≤0.5mm）

　　医疗器件（注射器、微流体芯片）

　　2. 压铸应用

　　锌合金精密压铸（公差IT7-IT8）

　　镁合金薄壁件（壁厚0.5-1.2mm）

　　3. 特种成型

　　IMD/IML模具

　　双色注塑模

　　微发泡成型模

　　四、性能优势详解

　　1. 机械加工性

　　切削力仅为P20钢的40%

　　推荐参数：

　　铣削：n=8000-12000rpm，Vf=1500-2500mm/min

　　钻孔：n=3000-5000rpm，f=0.08-0.12mm/r

　　2. 热性能表现

　　热变形温度：200℃(0.45MPa)

　　比热容：900 J/kg·K

　　热扩散率：58 mm²/s

　　3. 表面处理能力

　　可抛光至Ra≤0.05μm

　　阳极氧化膜厚可达50-80μm

　　镀镍结合强度≥30MPa

　　五、热处理工艺

　　标准T6处理：

　　固溶处理：470±5℃×2h→水淬

　　时效处理：120℃×24h或160℃×8h

　　优化工艺：

　　分级时效：100℃×8h + 160℃×4h（提高韧性15%）

　　形变热处理：热轧后直接时效（硬度提升5%）

　　六、模具设计要点

　　结构设计：

　　小脱模斜度≥0.5°

　　加强筋厚宽比≤3:1

　　冷却水道距型面15-20mm

　　使用规范：

　　大注射压力≤180MPa

　　合模力≥3.5ton/cm²投影面积

　　推荐模温40-80℃

　　七、维护保养建议

　　日常维护：

　　每班次清洁分型面

　　每周检查导向机构

　　每月全面尺寸检测

　　修复工艺：

　　氩弧焊修复（ER5356焊丝）

　　激光熔覆修复（专用铝合金粉末）

　　八、典型应用案例

　　手机中框压铸模：

　　寿命：60万次（锌合金）

　　尺寸稳定性：±0.02mm/万次

　　光学透镜注塑模：

　　表面粗糙度：Ra 0.012μm

　　重复精度：±0.005mm

　　微齿轮成型模：

　　小齿模数：0.15

　　齿形精度：DIN 6级

　　该材料特别适合需要兼顾高精度、良好热传导和适中成本的模具应用场景，在3C电子、光学仪器等领域具有的优势。