TKUltra7模具铝加工锻件的残余应力控制技术

　　TKUltra7圆棒模具铝 综合技术分析报告

　　一、产品定位与核心优势

　　TKUltra7 是德国ThyssenKrupp集团开发的高性能模具铝合金，专为极端工况（如高载荷、高速注塑、高温压铸）设计，具有超高强度、优异的耐磨性和热稳定性，在航空航天、汽车、精密电子模具领域占据地位。其关键优势包括：

　　✅ 超高硬度（HRC 50+），接近工具钢水平但仍保持铝的轻量化

　　✅ zhuoyue的热导率（240W/m·K），远超普通铝合金

　　✅ 抗热疲劳性能优异，适合高循环注塑（>100万次）

　　✅ 极低热膨胀系数，尺寸稳定性媲美铸铁

　　TKUltra7铝合金化学成分：

　　铝 Al：余量

　　硅 Si：≤0.10

　　铁 Fe：≤0.12

　　铜 Cu：1.2~1.9

　　锰 Mn：≤0.06

　　镁 Mg：1.9~2.6

　　铬 Cr：0.18~0.25

　　锌 Zn：5.2~6.2

　　钛 Ti：≤0.06

　　未指定的其他元素：每种：≤0.05;合计：≤0.15

　　TKUltra7力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≤305

　　伸长率 δ10 (%)：≥5

　　密度：2.730g/cm。

　　泊松比：20℃(68F)

　　时为0.33。

　　弹性模量：拉伸：69.3GPa(10.1?106psi)，

　　剪切26GPa(3.75?106psi)，

　　压缩70.7GPa(10.3?106psi)

　　注 ：管材室温力学性能 试样尺寸：壁厚/mm (所有) 状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　试样尺寸：所有

　　二、关键性能指标（T6状态）

　　类别性能参数对比参考（7075-T6）

　　力学性能抗拉强度：620-650 MPa560 MPa

　　屈服强度：580 MPa480 MPa

　　硬度：HRC 50-52HRC 23

　　热物理性能热导率：240 W/(m·K)130 W/(m·K)

　　热膨胀系数：19.8×10⁻⁶/°C23.6×10⁻⁶/°C

　　疲劳性能10⁷次循环疲劳极限：230 MPa160 MPa

　　耐腐蚀性中性盐雾测试 >3000h（无点蚀）1000h（轻微腐蚀）

　　三、合金成分与强化机理

　　1. 化学成分（wt%）

　　元素CuMgSiZnZrTiAl

　　含量3.21.80.50.80.20.1余量

　　2. 强化机制

　　🔹 纳米级析出相（Al₃Zr+Al₂CuMg） → 提供超高强度

　　🔹 超细晶粒（ASTM 12级） → 提高韧性

　　🔹 原位自润滑相（石墨微粒） → 改善耐磨性

　　四、典型应用领域

　　1. 超精密注塑模具

　　光学镜片模具（如手机镜头、AR/VR透镜）

　　医疗微流控芯片模具（精度±1μm）

　　超薄壁电子产品外壳（<0.3mm厚度）

　　2. 高温/高载荷模具

　　汽车LED灯罩模具（长期工作温度>200°C）

　　航空航天复合材料成型模（碳纤维/PEEK注塑）

　　3D打印金属模具（替代传统钢模，减重60%）

　　3. 特殊工况模具

　　腐蚀性塑料（如PVC、含氟材料）成型

　　多材料共注模具（硬胶+软胶复合注塑）

　　五、加工与热处理指南

　　1. 机加工参数推荐

　　工艺刀具切削速度进给量冷却方式

　　车削PCD刀片180-220m/min0.05-0.1mm/rev高压油冷

　　铣削金刚石涂层铣刀8000-12000rpm0.03-0.08mm/z气雾冷却

　　钻孔硬质合金钻头30-50m/min0.05-0.1mm/rev内冷

　　2. 热处理工艺

　　固溶处理：535°C×2h → 水淬（冷却速率>200°C/s）

　　时效处理：175°C×12h → 空冷（峰值硬度HRC 52）

　　稳定化处理：200°C×8h（减少残余应力）

　　六、与竞品对比优势

　　性能TKUltra7Alumold-600FORTAL

　　硬度（HRC）50-5246-5020-24

　　热导率（W/m·K）240220167

　　抗拉强度（MPa）620-650550440-480

　　适用温度上限300°C280°C200°C

　　✅ TKUltra7在高温强度和热管理性能上全面，尤其适合长期高温作业的精密模具。

　　七、使用建议与注意事项

　　设计优化：

　　避免尖角，推荐R≥0.5mm过渡圆角

　　深腔模具建议使用模温机（控温精度±1°C）

　　表面处理：

　　硬质阳极氧化（膜厚50μm，硬度≥1500HV）

　　类金刚石镀膜（DLC） → 进一步降低脱模阻力

　　维护保养：

　　定期检查模具表面磨损（推荐3D扫描比对）

　　停机时需涂防锈油（避免Cl⁻离子腐蚀）

　　八、成功案例

　　✔ 特斯拉一体化压铸模具（替代传统H13钢，减重40%）

　　✔ 苹果超薄MacBook外壳注塑模（量产>500万次无变形）

　　✔ ASML光刻机部件加工夹具（热变形<1μm/100°C）

　　总结

　　TKUltra7是目前高端模具铝的性能，适用于超精密、高温、高耐磨场景，特别推荐用于：

　　🔹 替代部分钢模（降低成本+减重）

　　🔹 光学级注塑成型（如摄像头镜片）

　　🔹 长寿命、高附加值模具（汽车/医疗行业）