AlZn5.5MgCu模具铝在连续冲压测试中的突破表现

　　AlZn5.5MgCu 高强度模具铝合金全面解析

　　材料基本概况

　　AlZn5.5MgCu（也称7xxx系列铝合金）是一种可热处理强化的高强度铝合金，以其优异的强度/重量比著称，是航空航天和高端模具制造领域的重要材料。

　　AlZn5.5MgCu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

　　AlZn5.5MgCu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。

　　核心应用领域

　　1. 高端模具制造

　　大型复杂注塑模具（汽车内外饰件等）

　　高表面要求光学模具（导光板、透镜等）

　　精密压铸模具（锌、镁合金压铸）

　　2. 航空航天领域

　　飞机结构件模具

　　航天器耐热部件模具

　　航空复合材料成型模具

　　3. 特殊工业应用

　　风电叶片成型模具

　　轨道交通部件模具

　　产品专用模具

　　关键材料特性

　　物理性能

　　密度：2.85 g/cm³（比钢轻约65%）

　　熔点范围：477-635℃

　　热导率：130-150 W/(m·K)

　　热膨胀系数：23.6×10⁻⁶/℃(20-100℃)

　　机械性能（T6状态）

　　性能指标典型值

　　抗拉强度520-570 MPa

　　屈服强度470-520 MPa

　　伸长率8-12%

　　硬度HB 150-170

　　疲劳极限180-200 MPa

　　特殊性能优势

　　超高强度：强度可达普通铝合金的2-3倍

　　优异韧性：断裂韧性值KIC达30-35 MPa·m¹/²

　　良好耐蚀性：特别是应力腐蚀性能优异

　　加工性能：退火状态切削性能良好

　　热处理工艺

　　标准热处理流程

　　固溶处理：

　　温度：465-480℃

　　保温时间：1-2小时

　　冷却方式：水淬（转移时间＜15s）

　　人工时效：

　　T6处理：120℃×24h

　　T73处理：107℃×7h + 163℃×7h（提高耐蚀性）

　　特殊处理工艺

　　回归再时效(RRA)：结合T6和T7优点

　　深冷处理：-196℃液氮处理提高尺寸稳定性

　　加工制造要点

　　机械加工

　　退火状态加工后再热处理

　　推荐切削参数：

　　车削：vc=200-300m/min，f=0.1-0.3mm/r

　　铣削：vc=250-400m/min，fz=0.05-0.15mm/z

　　焊接工艺

　　可采用TIG/MIG焊接

　　焊丝推荐：ER5356或ER4043

　　焊后需重新热处理

　　表面处理

　　阳极氧化（硬质氧化膜厚50-100μm）

　　化学镀镍

　　特氟龙涂层

　　模具应用技术要点

　　冷却系统设计：

　　建议采用随形冷却通道

　　与钢模相比可减小冷却间距30%

　　表面处理选择：

　　镜面抛光可达Ra0.05μm

　　推荐PVD涂层提高耐磨性

　　使用维护：

　　工作温度建议＜200℃

　　定期检查表面状态

　　使用专用铝合金模具保养剂

　　与同类材料对比

　　特性AlZn5.5MgCu70752024

　　强度★★★★★★★★★☆★★★☆☆

　　韧性★★★★☆★★★☆☆★★★★☆

　　耐蚀性★★★☆☆★★☆☆☆★★★★☆

　　加工性★★★☆☆★★★☆☆★★★★☆

　　成本★★★☆☆★★★☆☆★★★☆☆

　　典型应用案例

　　汽车保险杠注塑模具：

　　模具尺寸3.5m×1.8m

　　减重40%相比钢模

　　生产周期缩短35%

　　无人机外壳压铸模：

　　模具寿命＞15万次

　　表面粗糙度Ra0.1μm

　　尺寸精度±0.02mm

　　光学导光板模具：

　　微结构特征尺寸20μm

　　镜面抛光等级#15000

　　无缺陷连续生产10万模次

　　材料发展前景

　　新型微合金化改进方向

　　纳米复合强化技术应用

　　增材制造专用牌号开发

　　绿色环保表面处理工艺

　　AlZn5.5MgCu通过合理的成分设计和工艺控制，实现了高强度与良好综合性能的平衡，在高端模具领域展现了显著的技术经济优势。