Alumold400铝合金在精密光学器件成型模具的尺寸稳定性控制

　　Alumold 400铝合金深度技术解析

　　材料基础信息

　　材料类型：超高强度模具铝合金

　　开发定位：专为高负荷模具设计的航空级铝合金

　　材料标准：

　　Alumold400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

　　Alumold400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

　　Alumold400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。

　　物理性能

　　性能指标典型值备注

　　密度2.81 g/cm³比Alumold 350高5.6%

　　熔点范围475-635°C固相线-液相线

　　热导率130 W/(m·K)优于工具钢

　　热膨胀系数23.6×10⁻⁶/K与模具钢匹配良好

　　弹性模量71 GPa高刚度

　　电阻率51 nΩ·m导电性优于钢

　　机械性能（T6状态）

　　性能参数典型值测试标准

　　抗拉强度572 MPaASTM E8

　　屈服强度503 MPaASTM E8

　　延伸率11%ASTM E8

　　硬度150 HBASTM E10

　　断裂韧性29 MPa√mASTM E399

　　疲劳极限160 MPa (10⁷次)ASTM E466

　　核心性能优势

　　超高强度：

　　强度达到低合金钢水平

　　比强度（强度/密度）优于钛合金

　　优异的疲劳性能：

　　10⁷次循环疲劳强度达160MPa

　　缺口敏感性低

　　精密加工性：

　　切削性能指数：85%（相对于6061-T6）

　　可实现镜面加工（Ra 0.1μm）

　　热处理响应性：

　　时效硬化效果显著

　　可进行回归再时效处理(RRA)

　　尺寸稳定性：

　　热处理变形率<0.05%

　　长期使用尺寸变化<0.01mm/m

　　典型应用领域

　　1. 高端模具制造

　　精密注塑模具：

　　光学透镜模具

　　医疗器件模具

　　压铸模具：

　　镁合金压铸模

　　锌合金压铸模

　　2. 航空航天

　　飞机结构件

　　航天器承力部件

　　导弹壳体

　　3. 装备

　　装甲车辆部件

　　轻量化武器平台

　　防弹组件

　　4. 高端机械

　　精密机床部件

　　机器人关节

　　液压系统核心件

　　加工技术指南

　　1. 热处理工艺

　　固溶处理：

　　温度：480±5°C

　　时间：1h/25mm

　　冷却：水淬（水温<30°C）

　　人工时效：

　　温度：120°C

　　时间：24h

　　可选双级时效：120°C×8h + 160°C×8h

　　2. 机加工参数

　　加工方式转速 (rpm)进给 (mm/rev)切削深度 (mm)刀具材料

　　粗加工600-8000.15-0.252-3硬质合金

　　精加工1500-20000.03-0.080.1-0.3金刚石刀具

　　攻丝30-50--含钴高速钢

　　3. 表面处理

　　硬质阳极氧化：

　　膜厚：25-50μm

　　硬度：400-600HV

　　化学镀镍：

　　镀层厚度：10-20μm

　　耐磨性提高3-5倍

　　材料对比分析

　　特性Alumold 400Alumold 3507075-T6

　　密度 (g/cm³)2.812.662.81

　　抗拉强度 (MPa)572290572

　　屈服强度 (MPa)503145503

　　延伸率 (%)112211

　　硬度 (HB)15075150

　　切削加工性85%95%85%

　　使用注意事项

　　应力腐蚀防护：

　　避免在>80°C的潮湿环境长期使用

　　建议T73过时效处理提高抗应力腐蚀性

　　焊接限制：

　　可焊性评级：C级（较差）

　　应急修补焊接

　　必须使用4047焊丝

　　加工硬化控制：

　　冷变形量应<10%

　　需中间退火处理

　　选型建议

　　优先选用场景：

　　高负荷精密模具

　　需要轻量化的承力结构

　　对尺寸稳定性要求高的部件

　　替代方案：

　　更高韧性需求：Alumold 350

　　更高耐热需求：2618A

　　技术总结

　　Alumold 400是当前铝合金模具材料的性能：

　　实现了钢模强度的70%而重量仅1/3

　　特别适合要求高精度、高寿命的模具场景

　　通过合理的热处理可平衡强度与耐蚀性

　　在航空航天、等高端领域