PRODAX模具铝实现50万次冲压零磨损

　　PRODAX模具铝综合技术白皮书

　　一、材料体系定位

　　PRODAX是新一代高导热模具铝系列，采用专利的Al-Zn-Mg-Cu-Re合金体系，通过稀土元素微合金化和纳米弥散强化技术，实现了传统模具铝的性能突破。该系列包含PRODAX-300/500/700三个子型号，分别针对不同应用场景。

　　PRODAX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

　　PRODAX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。

　　三、突破性性能指标

　　1. 极限性能表现（PRODAX-700）

　　强度-导热协同效应：580MPa强度下保持160W/(m·K)热导率

　　超常热稳定性：300℃暴露1000小时后强度保持率>90%

　　疲劳寿命：10⁷次循环@Δσ=200MPa

　　各向异性指数：<1.05（普通模具铝约1.3-1.5）

　　2. 对比传统模具铝

　　性能参数PRODAX-500普通模具铝提升幅度

　　强度/导热比4.2MPa·K/W2.8MPa·K/W+50%

　　热疲劳寿命8×10⁴次3×10⁴次+167%

　　切削效率120cm³/min70cm³/min+71%

　　腐蚀速率0.008mm/y0.025mm/y-68%

　　四、特种应用场景

　　1. 极端工况模具

　　超高速注塑模：注射速度>1000mm/s

　　金属玻璃成型模：工作温度400-450℃

　　微发泡成型模：承受20MPa瞬时压力

　　2. 新兴领域模具

　　折叠屏转轴精密模：0.01mm重复定位精度

　　固态电池壳体模：耐电解液腐蚀

　　碳纤维RTM模具：真空度<10Pa要求

　　3. 智能模具系统

　　集成式传感器埋入模具

　　自调节冷却流道模具

　　3D打印随形水路模具

　　五、先进制备工艺

　　1. 特种熔铸技术

　　电磁悬浮熔炼：氧含量<3ppm

　　双向凝固控制：晶粒尺寸<50μm

　　超声波处理：气孔率<0.01%

　　2. 热处理创新

　　多场耦合时效工艺：

　　电场辅助固溶（5V/cm，470℃×1h）

　　磁场调控时效（0.5T，120℃×12h+170℃×6h）

　　应力场稳定化（50MPa，180℃×2h）

　　3. 增材制造应用

　　选区激光熔化(SLM)工艺参数：

　　激光功率：350-400W

　　扫描速度：1000-1200mm/s

　　层厚：30-50μm

　　基板预热：150℃

　　六、表面工程技术

　　1. 复合涂层系统

　　纳米多层架构：

　　基底：微弧氧化（50μm，HV800）

　　过渡层：磁控溅射(Ti,Al)N（2μm）

　　功能层：HiPIMS制备WC/C（3μm，摩擦系数0.08）

　　2. 功能性表面处理

　　超疏水处理：接触角>160°，适用于脱模困难件

　　激光毛化：可控粗糙度Ra0.05-5μm调节

　　离子束混合处理：界面结合强度>80MPa

　　七、模具设计规范

　　1. 特殊结构设计

　　梯度壁厚设计：应力集中区增加20%壁厚

　　仿生冷却流道：分形结构设计，换热效率提升40%

　　预应力框架：预加载0.1%应变补偿热变形

　　2. 智能模具方案

　　光纤传感网络：实时监测型腔压力/温度

　　形状记忆合金补偿：自动修正热变形

　　微波辅助加热系统：实现±1℃温控精度

　　八、典型应用案例

　　1. 消费电子行业

　　折叠屏铰链模组：10万次折叠测试lingguzhang

　　微间距连接器冲模：0.08mm薄壁精密成型

　　超导散热片压铸模：鳍片厚度0.3mm，深宽比15:1

　　2. 汽车制造领域

　　一体化压铸电池托盘：投影面积3.5m²，减重35%

　　氢燃料电池双极板：流道精度±0.02mm

　　智能表面触控模：集成电容传感单元

　　3. 光学元器件

　　自由曲面AR镜片模：面形误差<λ/15

　　微透镜阵列模：单元尺寸公差±0.1μm

　　全息衍射光学模：栅线间距0.5μm