ALCA5铝合金成本效益深度分析

　　ALCA5圆棒模具铝技术报告

　　材料基本规格

　　ALCA5属于7xxx系列超高强度模具铝合金，采用专利合金配方（Al-Zn-Mg-Cu-Ti系），专为要求性能的高端模具应用开发。

　　ALCA5化学成分：

　　铝 Al ：余量 ;

　　硅 Si ：0.25;

　　铜 Cu ：0.10;

　　镁 g：2.2～2.8;

　　锌 Zn：0.10;

　　锰 n：0.10;

　　铬 Cr：0.15～0.35 ;

　　铁 Fe： 0.4 0 。

　　ALCA5力学性能

　　抗拉强度(σb ) ：170～305Pa

　　条件屈服强度 σ0.2 (Pa)≥65

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　退火温度为：345℃。

　　质量特征

　　密度：2.80g/c3。

　　3. 特殊性能优势

　　超精密加工性：

　　可实现纳米级表面加工（Ra<0.01μm）

　　切削效率比7075高25%

　　极端环境稳定性：

　　工作温度范围：-50°C至200°C

　　热变形系数<0.0015%/°C

　　超长寿命设计：

　　疲劳寿命：10⁸次@150MPa

　　磨损率<0.02mm³/(N·m)

　　高端应用领域

　　1. 超精密模具

　　光学模具：

　　手机镜头模组注塑模

　　AR/VR镜片压铸模

　　微结构模具：

　　导光板微棱镜模具

　　生物芯片注塑模

　　2. 半导体工业

　　晶圆传输机械手

　　EUV光刻机精密部件

　　芯片测试分选模组

　　3. 装备

　　航天器精密结构件

　　高能激光器冷却基板

　　粒子加速器真空腔体

　　先进热处理工艺

　　三级强化热处理（专利工艺）

　　固溶处理：

　　475°C±3°C × 3h（真空环境）

　　分级淬火：水淬(80°C)→液氮深冷

　　多级时效：

　　预时效：115°C×12h

　　主时效：155°C×16h

　　稳定化：190°C×4h

　　特殊处理变体

　　S-处理：表面纳米化，硬度达600HV

　　D-处理：定向结晶处理，各向异性<5%

　　超精密加工技术

　　加工参数规范

　　工序设备要求工艺参数表面质量

　　超精铣五轴加工中心25,000rpm, 0.02mm/齿Ra0.02μm

　　微孔加工激光钻孔机脉冲宽度100ps圆度<0.5μm

　　镜面抛光磁流变抛光粒径10nm磨料Ra0.005μm

　　表面强化技术

　　复合镀层：

　　类金刚石碳膜(DLC)镀层

　　硬度：3000-4000HV

　　摩擦系数：0.05-0.1

　　离子注入：

　　氮钛共渗处理

　　改性层深度：50-80μm

　　材料对比评估

　　性能对比表（T651状态）

　　特性ALCA5Al7075Maraging250

　　强度(MPa)6005101700

　　热稳定性(μm/m·°C)1.22.30.8

　　比刚度(GPa/g·cm⁻³)262224

　　成本指数3.51.28.0

　　使用技术规范

　　加工环境控制：

　　恒温车间(20±0.5°C)

　　振动<0.5μm/s

　　洁净度Class1000

　　装配要求：

　　预紧力控制精度±2%

　　使用钛合金紧固件

　　配合公差IT4级

　　维护保养：

　　每月检测尺寸稳定性

　　每500次循环做硬度检测

　　专用铝合金保养剂

　　ALCA5代表了当代模具铝合金技术的高水平，其突破性的性能指标为超精密制造领域提供了革命性的材料解决方案，特别适合纳米级精度要求的应用场景。