ALCA5模具铝合金的化学成分与力学性能深度解析

　　ALCA5模具铝合金深度解析

　　ALCA5是一种高强高韧模具专用铝合金，由日本轻金属株式会社（Nippon Light Metal）开发，广泛用于精密注塑、压铸模芯及高耐磨工业部件。以下是该材料的全面技术分析。

　　ALCA5化学成分：

　　铝 Al ：余量 ;

　　硅 Si ：0.25;

　　铜 Cu ：0.10;

　　镁 g：2.2～2.8;

　　锌 Zn：0.10;

　　锰 n：0.10;

　　铬 Cr：0.15～0.35 ;

　　铁 Fe： 0.4 0 。

　　ALCA5力学性能

　　抗拉强度(σb ) ：170～305Pa

　　条件屈服强度 σ0.2 (Pa)≥65

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　退火温度为：345℃。

　　质量特征

　　密度：2.80g/c3。

　　弹性模量：平均拉伸和压缩力：72.4GPa(10.5×106psi);压缩比拉伸的模量大。

　　刚性模量：27.5GPa(4×106psi)

　　ALCA5热处理规范：

　　均匀化退火:加热440℃;保温12～14h;空冷。

　　快速退火:加热350～410℃;保温时间30～120in;空或水冷。

　　高温退火:加热350～420℃;成品厚度≥6或<6时,保温时间为2～10in或10～30in;空冷。

　　低温退火:加热250～300℃或150～180℃;保温时间为1～2h,空冷.

　　1.2 物理性能

　　参数数值单位

　　密度2.82g/cm³

　　热导率155W/(m·K)

　　热膨胀系数23.2×10⁻⁶/°C (20-200°C)

　　电导率30%IACS

　　熔点范围550-640°C

　　2. 机械性能（T6热处理态）

　　性能指标典型值测试标准

　　抗拉强度（Rm）480-520 MPaJIS Z2241

　　屈服强度（Rp0.2）430-470 MPaJIS Z2241

　　延伸率（A50）6-8%JIS Z2241

　　硬度（HBW）150-160JIS Z2243

　　冲击韧性（夏比）12-15 JJIS Z2242

　　疲劳极限（10⁷次）170 MPaJIS Z2274

　　3. 核心应用领域

　　3.1 精密注塑模具

　　薄壁件成型（手机壳、笔记本电脑外壳）

　　高光表面模具（汽车内饰件、家电面板）

　　透明件注塑（导光板、光学透镜）

　　3.2 压铸模应用

　　模芯与镶件（耐铝液冲刷）

　　滑块与顶针（高耐磨需求部件）

　　3.3 其他工业用途

　　半导体设备结构件

　　精密机械导轨

　　航空航天非承力部件

　　4. 加工与热处理指南

　　4.1 机加工推荐参数

　　工艺切削速度进给量备注

　　铣削12000-18000 rpm0.06-0.15 mm/齿建议使用PCD刀具

　　车削200-400 m/min0.1-0.3 mm/r精加工Ra≤0.8μm

　　钻孔3000-6000 rpm0.05-0.12 mm/转深孔需间歇退刀

　　4.2 热处理规范

　　固溶处理（T4）

　　温度：495±5°C

　　保温：2h/25mm厚度

　　冷却：水淬（30-50°C）

　　人工时效（T6）

　　温度：175±5°C

　　时间：8-10小时

　　冷却：空冷

　　应力退火

　　温度：200±10°C

　　时间：4-6小时

　　冷却速率：≤25°C/h

　　5. 材料核心优势

　　5.1 性能优势

　　✅ 高强度/重量比（比普通模具钢轻50%）

　　✅ 优异导热性（冷却效率比钢模高40%）

　　✅ 超高抛光性（可达#13级镜面效果）

　　5.2 经济性优势

　　💰 加工效率高（比钢模节省50%加工时间）

　　💰 使用寿命长（30-50万次注塑循环）

　　💰 维护成本低（修复焊接性能优异）

　　6. 使用限制与解决方案

　　限制因素临界值应对方案

　　高工作温度220°C（长期）增加冷却水道

　　耐腐蚀性中性环境适用表面阳极氧化

　　冲击载荷动态载荷≤150J结构强化设计

　　7. 与其他模具铝对比

　　特性ALCA5A20177075

　　抗拉强度480-520MPa350-420MPa500-540MPa

　　导热性155W/(m·K)134W/(m·K)130W/(m·K)

　　机加工性★★★★☆★★★☆☆★★★★☆

　　模具寿命30-50万次10-15万次20-30万次

　　8. 结论

　　ALCA5铝合金通过优化的Cu-Mg-Si合金体系，在保持优异机加工性能的同时实现了接近钢材的机械性能，特别适合：

　　要求快速冷却的高效注塑模具

　　需要超精密表面的光学级模具

　　替代钢模的轻量化解决方案