ALCA5铝合金时效硬化行为与析出相演化规律

　　ALCA5圆棒模具铝特性及用途分析

　　材料基本介绍

　　ALCA5是日本轻金属株式会社(Nippon Light Metal)研发的高性能模具专用铝合金，特别针对高精度、长寿命模具需求开发，具有优异的综合性能和特殊合金设计。

　　ALCA5化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 Mg：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 Mn：0.40～1.0

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.400

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　ALCA5力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥480

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥177

　　伸长率 δ5 (%)：≥40

　　断面收缩率 ψ (%)：≥60

　　硬度 ：≤187HB;≤90HRB;≤200HV

　　密度：3.00g/cm3;

　　注 ：棒材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：棒材直径(方棒、六角棒内切圆直径)≤22

　　ALCA5热处理规范：

　　均匀化退火：加热480～495℃;保温12～14h;炉冷。

　　退火:加热390～430℃;保温时间30～120min;炉冷至300℃，空冷。

　　快速退火：加热350～370℃;保温时间为30～120min;空冷。

　　淬火和时效:淬火495～505℃,水冷;人工时效185～195℃,6～12h,空冷;自然时效:室温96h。

　　3. 热物理特性

　　热导率：165-175W/(m·K)

　　比热容：900J/(kg·K)

　　热膨胀系数：23.5×10⁻⁶/K(20-100℃)

　　4. 特殊功能特性

　　优异的抗应力腐蚀性能(SCC)

　　良好的阳极氧化性能

　　突出的焊接性能(可焊性系数达0.85)

　　主要应用领域

　　1. 高端注塑模具

　　汽车照明系统模具(前大灯、尾灯)

　　医用透明部件模具(注射器、输液器)

　　光学级塑料件模具(镜片、导光元件)

　　2. 精密压铸模具

　　超薄壁铝合金压铸模(壁厚0.5-1.0mm)

　　高光表面锌合金压铸模

　　镁合金压铸模镶件

　　3. 特殊成型模具

　　IMD/IML模内装饰模具

　　双色注塑模具

　　微发泡成型模具

　　热处理工艺规范

　　标准热处理流程(T6)

　　固溶处理：470±5℃×3h→水淬

　　人工时效：120±5℃×24h

　　深冷处理：-70℃×4h(可选)

　　二次时效：160±5℃×8h(可选)

　　性能对比

　　状态抗拉强度(MPa)硬度(HB)尺寸稳定性(μm/m)

　　T6540±20155±5≤5

　　T7510±15145±5≤3

　　加工技术指南

　　切削加工优化

　　推荐切削参数：

　　粗加工：Vc=280-320m/min，f=0.15-0.25mm/rev

　　精加工：Vc=400-450m/min，f=0.05-0.10mm/rev

　　刀具选择：

　　粗加工：金刚石涂层硬质合金

　　精加工：PCD刀具

　　特种加工工艺

　　高速铣削：

　　转速：20,000-30,000rpm

　　进给：5-8m/min

　　步距：0.05-0.1mm

　　微细放电加工：

　　电极材料：纯铜或铜钨合金

　　参数：Ip=5-10A，Ton=5-10μs

　　激光加工：

　　波长：1064nm

　　功率：200-300W

　　脉冲宽度：100-200ns

　　表面处理方案

　　1. 常规处理

　　硬质阳极氧化：

　　膜厚：30-50μm

　　硬度：HV400-600

　　封孔处理：沸水或镍盐封孔

　　2. 处理

　　复合镀层：

　　化学镀Ni-P(10-15μm)+PTFE浸渍

　　耐磨性提升3-5倍

　　摩擦系数降至0.1以下

　　3. 特殊处理

　　等离子电解氧化：

　　膜厚：50-80μm

　　硬度：HV800-1200

　　绝缘性：>100MΩ

　　典型案例应用

　　特斯拉车用触摸屏外壳注塑模

　　佳能单反相机镜筒压铸模

　　苹果耳机充电仓精密模具

　　医用PCR检测盒注塑模

　　新能源汽车电池壳体模具

　　材料发展趋势

　　ALCA5作为第四代模具铝代表：

　　向更高纯度发展(99.995%Al)

　　开发自修复表面技术

　　智能化温控功能集成

　　纳米复合强化研究

　　绿色制造工艺改进

　　该材料特别适合要求高精度、长寿命的高端模具应用，在5G通讯、新能源汽车、医疗设备等领域具有广阔应用前景。