ALUMOLD铝合金的强韧化机理研究

　　ALUMOLD铝合金（高精度模具专用铝合金）用途及特性详解

　　ALUMOLD 是一种高精度模具专用铝合金，属于Al-Cu-Mg-Si系（2xxx或6xxx系列变种），专为塑料注塑模、压铸模、精密冲压模等场景优化。其核心优势在于高硬度、优异的抛光性、耐热疲劳性，同时保持铝合金的轻量化特性（密度约2.7 g/cm³），是替代传统模具钢（如H13、P20）的轻量化解决方案。

　　1. 核心特性

　　特性描述

　　材料标准类似AISI标准（如6061-T6改良）或企业定制牌号（如ALUMOLD 89）

　　合金类型Al-Cu-Mg-Si系（部分含Ni/Cr提升耐热性）

　　典型状态T6（峰值硬度）、T651（消除内应力）

　　抗拉强度300-400 MPa（接近P20模具钢，但重量轻60%）

　　屈服强度250-350 MPa

　　硬度120-150 HB（T6态），表面抛光后可达镜面级（Ra≤0.05μm）

　　热导率160-200 W/(m·K)（优于模具钢，加速注塑周期）

　　热膨胀系数23-24×10⁻⁶/°C（与钢材接近，减少模仁热变形）

　　耐蚀性中等（需硬质阳极氧化或镀镍防护）

　　ALUMOLD化学成分：

　　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

　　铝 Al ：余量

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　ALUMOLD力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥310

　　条件屈服强度 σ0.2 (M其他：

　　单个：0.05 合计：0.15 Pa)：≥260

　　伸长率 δ10 (%)：≥10

　　注 ：型材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：所有厚度

　　ALUMOLD热处理规范：

　　均匀化退火:加热475～490℃;保温12～14h;炉冷。

　　完全退火:加热350～400℃;随材料有效厚度不同,保温时间30～120min;以30～50℃/h速度随炉冷至300℃下,再空冷。

　　快速退火:加热350～460℃;保温时间30～120min;空冷。

　　淬火和时效:淬火495～505℃,水冷;自然时效室温96h。

　　3. 典型应用领域

　　行业具体应用

　　塑料注塑模手机外壳模、光学透镜模、医疗器件模（镜面抛光要求）

　　压铸模铝合金/镁合金压铸模（寿命达5-10万次，需配合冷却系统）

　　精密冲压模电子接插件冲裁模、引线框架模（高尺寸稳定性）

　　快速原型制造3D打印母模的CNC加工坯料（缩短交货周期）

　　食品包装模具易拉罐拉伸模（耐腐蚀镀层需求）

　　4. 对比其他模具材料

　　特性ALUMOLD6061-T6H13模具钢P20预硬钢

　　密度（g/cm³）2.72.77.87.8

　　硬度（HB）120-15095-100300-350280-320

　　热导率160-200150-17025-3030-40

　　抛光性镜面级（Ra≤0.05）亚光（Ra 0.1-0.2）需手工抛光机械抛光

　　成本中高低高中

　　5. 关键加工技术

　　热处理工艺：

　　T6态：固溶处理（530-550°C，水淬） + 人工时效（160-180°C，8-12小时）。

　　表面强化：硬质阳极氧化（厚度20-50μm，硬度＞800 HV）或化学镀镍（Ni-P合金层）。

　　机加工要点：

　　精加工时使用金刚石刀具，避免积屑瘤（Al易粘刀）。

　　深腔模需分层切削，每刀切深≤0.1mm（减少应力变形）。

　　冷却系统设计：

　　模具内部嵌入铜合金散热管或设计随形冷却水道（3D打印可选）。

　　维修与维护：

　　局部损伤可采用冷焊修复或激光熔覆（AlSi12粉末）。