ALUMOLD铝合金的化学成分与强化机制解析

　　ALUMOLD铝合金（高强高韧模具用铝）的用途及特性分析

　　一、材料概述

　　ALUMOLD是专为模具工业开发的高性能铝合金系列，由欧洲铝业巨头开发，主要用于替代传统钢制模具。该系列铝合金通过特殊的成分设计和热处理工艺，在保持良好机加工性能的同时，实现了接近模具钢的机械性能和优异的导热性。

　　二、典型牌号及化学成分

　　1. 主要牌号

　　ALUMOLD 100（通用型）

　　ALUMOLD 200（高硬度型）

　　ALUMOLD 300（超高导热型）

　　ALUMOLD化学成分：

　　硅 Si ：≤0.50

　　铜 Cu ：3.8～4.9

　　镁 Mg：1.2～1.8

　　锌 Zn：≤0.30

　　锰 Mn：0.30～0.9

　　钛 Ti ：≤0.15

　　镍 Ni：≤0.10

　　铁 Fe：0.000～ 0.500

　　铁+镍 Fe+Ni： 0.000～ 0.500

　　ALUMOLD力学性能：

　　电导率20℃(68℉)---30-40

　　(%IACS)

　　密度(20℃)(g/cm3)---2.78

　　抗拉强度(25°C MPa)---472

　　屈服强度(25°C MPa)---325

　　硬度(500kg力10球)---120

　　延伸率(1.6(1/16in)厚度) ---10

　　大剪应力(MPa)---285

　　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

　　ALUMOLD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。

　　ALUMOLD热处理工艺：

　　状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂

　　纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。

　　质量特征

　　剪切强度：合金(裸)和包铝合金，O状态：152MPa(22ksi);合金(裸)T6，T7451状态：331MPa(48ksi);包铝合金T6，T7451状态：317MPa(46ksi)。

　　硬度：O状态：60HB;T6,T7451状态：150HB;数据取自直径10球及在500kg载荷下30s的测试结果。

　　泊松比:0.33。

　　弹性模量：拉伸：71.0GPa(10.3×106psi)，剪切：26.9GPa(3.9×106psi)，压缩72.4GPa(10.5×106psi)

　　疲劳强度：T6，T7451，T73状态：光滑无缺口试件在R·R·Moore型测试中循环5×108次，为159MPa(23ksi)。

　　三、核心特性

　　1. 机械性能（T6状态）

　　硬度：120-150 HB（ALUMOLD 200可达160-180 HB）

　　抗拉强度：300-380 MPa

　　屈服强度：250-320 MPa

　　延伸率：8-12%

　　弹性模量：70-72 GPa

　　2. 物理性能

　　导热系数：160-220 W/(m·K)（是模具钢的3-5倍）

　　热膨胀系数：22-24×10⁻⁶/°C

　　密度：2.70-2.75 g/cm³（仅为钢的1/3）

　　3. 特殊性能

　　优异的机加工性：切削阻力仅为钢的1/3

　　良好的抛光性：可达镜面效果（Ra<0.05μm）

　　抗热疲劳性：优于传统模具钢

　　尺寸稳定性：热处理变形极小

　　四、热处理工艺

　　1. 典型热处理流程

　　固溶处理：530-550℃×2-4h → 水淬

　　人工时效：160-180℃×8-16h

　　2. 特殊处理

　　深冷处理：-80℃×24h可提高尺寸稳定性

　　表面硬化：可通过微弧氧化获得>1000HV表面硬度

　　五、主要应用领域

　　1. 塑料模具

　　注塑模具（尤其适合精密薄壁件）

　　吹塑模具

　　压塑模具

　　挤出模头

　　2. 橡胶模具

　　轮胎模具

　　密封件模具

　　橡胶辊筒

　　3. 低压铸造模具

　　汽车轮毂模具

　　发动机部件模具

　　航空航天铸件模具

　　4. 其他模具应用

　　玻璃模具

　　复合材料成型模具

　　食品加工模具

　　蜡模和消失模

　　六、加工特性

　　1. 机加工性能

　　切削速度：可达钢的2-3倍

　　刀具寿命：延长3-5倍

　　表面质量：更易获得高光洁度

　　2. 电加工性能

　　EDM加工：速度比钢快30-50%

　　电极损耗：降低40-60%

　　表面质量：更均匀的放电纹路

　　3. 抛光与纹理加工

　　机械抛光：可达#12000目镜面

　　化学抛光：效果优异

　　蚀刻纹理：精度高，细节清晰

　　七、与模具钢对比优势

　　特性ALUMOLD铝合金P20模具钢H13热作模具钢

　　密度(g/cm³)2.77.87.7

　　导热系数(W/m·K)1803025

　　硬度(HRC)40-4528-3248-52

　　机加工性极优中等差

　　模具冷却时间减少30-50%基准基准

　　模具重量减轻60-70%基准基准