AlMn1Mg0.5超塑性成形工艺在航天器舱体模具中的应用

　　AlMn1Mg0.5圆棒模具铝特性及用途深度解析

　　材料基础概况

　　AlMn1Mg0.5是一种德国DIN标准下的变形铝合金（对应牌号EN AW-3103），属于Al-Mn-Mg系合金，具有优异的成形性、焊接性和耐蚀性，特别适合对强度要求不高但需要良好加工性能的模具应用场景。

　　AlMn1Mg0.5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

　　AlMn1Mg0.5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

　　AlMn1Mg0.5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. 特殊性能优势

　　出色的冷成形性：可进行深冲、弯曲等复杂成形

　　焊接性能：适用于所有常规焊接方法

　　优良耐蚀性：在工业大气和海洋环境中表现优异

　　无应力腐蚀倾向：特别适合需长期服役的模具

　　典型应用领域

　　1. 低应力模具应用

　　包装材料成型模具（食品、药品包装）

　　纸浆模塑模具（环保餐具生产）

　　发泡材料成型模具（EPS、EPP等）

　　2. 过渡模具制造

　　产品开发试制模具

　　小批量生产用快速模具

　　展示样品制作模具

　　3. 特殊工艺模具

　　钣金成形模具（折弯、冲压模）

　　复合材料成型模具（GFRP、CFRP）

　　低温成型模具（-40℃至100℃工况）

　　热处理与加工特性

　　热处理规范

　　退火处理：350-400℃×1-2h→空冷

　　稳定化处理：250-300℃×1h→空冷（用于消除残余应力）

　　不可热处理强化：主要通过冷作硬化提高强度

　　机械加工指南

　　切削加工：

　　切削速度：200-300 m/min

　　进给量：0.1-0.3 mm/rev

　　推荐使用锋利的硬质合金刀具

　　抛光工艺：

　　粗抛：320-400#砂纸

　　中抛：600-800#砂纸

　　精抛：1200-1500#砂纸

　　终抛光：专用铝抛光膏

　　表面处理方案

　　基础表面处理

　　化学抛光：

　　磷酸-硝酸体系

　　温度：90-100℃

　　时间：1-3分钟

　　表面粗糙度可达Ra 0.05-0.1μm

　　阳极氧化：

　　硫酸阳极氧化：膜厚10-20μm

　　硬质阳极氧化：膜厚30-50μm（需特殊工艺）

　　表面强化

　　微弧氧化：

　　膜厚：50-100μm

　　硬度：HV 800-1200

　　需专用电解液配方

　　PVD涂层：

　　适用涂层：CrN、TiAlN

　　涂层厚度：2-5μm

　　基体需先进行硬化处理

　　材料优势对比

　　特性AlMn1Mg0.56061-T67075-T6

　　成形性★★★★★★★★☆☆★★☆☆☆

　　焊接性★★★★★★★★★☆★★☆☆☆

　　耐蚀性★★★★☆★★★★★★★☆☆☆

　　强度★★☆☆☆★★★★☆★★★★★

　　成本★★★☆☆★★★★☆★★★☆☆

　　典型工程案例

　　一次性纸质咖啡杯热压成型模具

　　汽车内饰件真空吸塑模具

　　风力发电叶片模具过渡层

　　建筑装饰材料硅胶模具

　　教学用快速成型模具

　　材料使用注意事项

　　设计考虑：

　　适用于受力较小的模具结构

　　建议设计壁厚≥5mm以保障刚性

　　复杂形状建议采用分段拼装结构

　　使用维护：

　　定期检查表面状态

　　避免与钢铁模具直接碰撞

　　长期停用应涂抹防锈油

　　经济性评估：

　　材料成本约为模具钢的1/3

　　加工工时可减少40-50%

　　适合5000次以下成型寿命的需求