AlZnMgCu1.5模具铝加工的微观结构

　　AlZnMgCu1.5模具铝全面技术解析

　　AlZnMgCu1.5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

　　AlZnMgCu1.5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。

　　二、核心性能指标

　　1. 机械性能（T651状态）

　　性能参数典型值测试标准

　　抗拉强度540-580MPaISO 6892-1

　　屈服强度≥500MPaISO 6892-1

　　延伸率8-10%ISO 6892-1

　　硬度HB 150-165ASTM E10

　　断裂韧性30-35MPa·√mASTM E399

　　2. 热物理性能

　　热导率：125-135W/(m·K)

　　线膨胀系数：23.5×10⁻⁶/°C(20-200°C)

　　比热容：860J/(kg·K)

　　再结晶温度：350-380°C

　　三、突出特性优势

　　高强度-重量比：比强度达200MPa·cm³/g，优于多数模具钢

　　优异热疲劳抗力：ΔT=250°C时循环寿命>5×10⁴次

　　独特时效响应：可实现双级时效（120°C+160°C）获得性能组合

　　加工适应性：切削性能指数为模具钢的2.5倍

　　四、典型应用领域

　　1. 高端塑料模具

　　LED透镜阵列模具（微结构精度<2μm）

　　汽车灯罩双色注塑模

　　医疗级透明件模具（表面Ra<0.02μm）

　　2. 精密压铸模具

　　超薄笔记本外壳压铸（壁厚0.6-0.8mm）

　　智能手表结构件压铸

　　5G基站散热壳体压铸

　　3. 特殊成型模具

　　光学级PC扩散板热压模

　　陶瓷插芯成型模具

　　碳纤维预浸料成型模

　　五、热处理工艺

　　推荐热处理制度：

　　固溶处理：475±5°C×90分钟→水淬（淬火速率>200°C/s）

　　预时效：80°C×24小时（提升成形性）

　　终时效：

　　单级：120°C×24小时

　　双级：100°C×8h + 160°C×8h（佳综合性能）

　　热处理变形控制：

　　大变形量：≤0.03mm/100mm

　　建议采用加压淬火工艺

　　复杂模具推荐分级时效

　　六、机加工指南

　　切削参数推荐：

　　工序刀具类型转速(rpm)进给(mm/齿)切削液

　　粗加工硬质合金1500-18000.18-0.22水基

　　半精加工陶瓷涂层2200-25000.10-0.12油基

　　精加工PCD刀具3500-40000.05-0.08油基

　　特殊加工技术：

　　微细电火花加工：采用Φ0.1mm铜钨电极，RC电路参数3-5μF/50V

　　超声振动切削：振幅10-15μm，频率20kHz，可提高表面质量

　　激光辅助加工：预热温度150-200°C，降低切削力30%

　　七、表面处理方案

　　1. 常规处理组合

　　机械抛光→电解抛光→硬质阳极氧化（25-30μm）

　　微弧氧化（50-80μm陶瓷层）+PTFE浸渍

　　2. 高端表面强化

　　物理气相沉积TiAlN（3-4μm，硬度HV2800）

　　离子注入Cr+Mo（改性层0.5-1μm）

　　激光表面合金化（硬度HRC45-50）

　　3. 功能性涂层

　　类金刚石碳膜（DLC）：摩擦系数0.1-0.15

　　氮化铬涂层：适用于PVC成型模

　　镍-金刚石复合镀：极端耐磨场合

　　八、模具设计要点

　　1. 结构设计原则

　　壁厚均匀化（推荐≥15mm）

　　避免尖角（R角≥3mm）

　　冷却水道距型面8-12mm

　　采用模块化拼装结构

　　2. 热管理系统优化

　　随形冷却流道设计

　　热管辅助散热配置

　　分区温控设计（ΔT<5°C）

　　3. 寿命预测模型

　　基于Archard磨损公式的修正模型：

　　math复制代码N_f=\frac{K·H_v}{k·p·v}

　　式中：

　　K：材料常数（本合金为2.3×10⁶）

　　Hv：维氏硬度

　　k：工况系数

　　p：接触压力

　　v：相对速度

　　九、典型应用案例

　　1. 消费电子领域

　　智能手机中框压铸模：实现0.05mm平面度

　　笔记本转轴精密冲压模：冲裁间隙0.003mm

　　折叠屏铰链成型模：20万次寿命测试合格

　　2. 汽车工业

　　车灯反射镜模具：面型精度λ/8

　　新能源电池壳体模：冷却周期<12秒

　　碳纤维车门模：热压温度180°C

　　3. 光学制造

　　手机镜头阵列模：单元重复精度±0.2μm

　　VR菲涅尔透镜模：锯齿角度公差±0.05°

　　激光雷达窗口模：透光率>92%

　　十、选型对比建议

　　适用场景优先选择：

　　模具重量>50kg需减重时

　　高表面质量要求（镜面级）

　　快速循环生产（周期<30s）

　　复杂随形冷却需求