Alumold-400模具铝的相变强化机制与热处理窗口优化

　　Alumold-400 超高强度铝合金板材技术白皮书

　　产品定位与应用价值

　　Alumold-400是专为高端模具和精密工程开发的超高强度铝合金，相比常规模具钢材具有显著优势：

　　Alumold-400化学成分：

　　铝 Al ：余量 ;

　　硅 Si ：0.25;

　　铜 Cu ：0.10;

　　镁 Mg：2.2～2.8;

　　锌 Zn：0.10;

　　锰 Mn：0.10;

　　铬 Cr：0.15～0.35 ;

　　铁 Fe： 0.4 0 。

　　Alumold-400力学性能：

　　抗拉强度(σb ) ：170～305MPa

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥65

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　退火温度为：345℃。

　　质量特征

　　密度：2.80g/cm3。

　　泊松比：20℃(68F)时为0.33。

　　弹性模量：拉伸：72.4GPa(10.5×106psi)

　　剪切：28.0GPa(4.0×106psi)

　　压缩：73.8GPa(10.7×106psi)

　　Alumold-400表面质量要求：

　　1、表面不允许有裂纹、腐蚀和硝盐痕迹。

　　2、表面上允许有深度不超过缺陷所在部位壁厚公称尺寸8%的起皮、气泡、表面粗超和局部机械损伤，但缺陷大深度不能超过0.5,缺陷总面积不超过板材总面积

　　的5。

　　3、允许供货方沿型材纵向打光至表面光滑。

　　4、其他要求：有需求方和供货方自己拟定。

　　物理特性

　　密度：2.82 g/cm³（比钢轻62%）

　　热导率：160 W/(m·K)（20℃时）

　　比热容：880 J/(kg·K)

　　电阻率：42 nΩ·m

　　微观组织结构

　　晶粒度：ASTM 7-8级（平均晶粒尺寸12-18μm）

　　第二相分布：均匀细小的MgZn₂强化相

　　位错密度：3×10¹⁴ m⁻²（通过TEM分析确认）

　　核心应用场景

　　高端模具领域

　　超精密光学模具

　　应用案例：智能手机摄像头镜片模具

　　加工精度：PV值<0.1μm

　　表面粗糙度：Ra 0.01-0.02μm

　　微细结构模具

　　小特征尺寸：3-5μm

　　深宽比：可达15:1

　　应用示例：防伪标签微结构模具

　　大型复杂模具

　　大单件尺寸：5m×3m×1m

　　变形控制：<0.01mm/m

　　特殊工业应用

　　半导体装备：晶圆传输机械手（减重30%）

　　航空航天：卫星反射镜支架（CTE匹配性好）

　　医疗设备：骨科导航模板（生物兼容性处理）

　　加工技术规范

　　推荐加工参数表

　　加工方式刀具材质切削速度(m/min)进给量(mm/齿)切削深度(mm)

　　高速铣削金刚石涂层500-8000.03-0.080.3-0.8

　　精密车削CBN刀具300-5000.05-0.150.1-0.3

　　深孔钻削硬质合金枪钻40-600.04-0.08-

　　电火花加工铜钨电极电流8-12A脉宽50-100μs-

　　热处理工艺窗口

　　固溶处理：

　　温度：540±5℃

　　保温时间：1.5h/25mm厚度

　　冷却方式：水淬（60℃水温）

　　时效处理：

　　分级时效：120℃×6h + 175℃×8h

　　单级时效：165℃×12h（推荐）

　　表面处理方案

　　性能增强处理

　　微弧氧化：

　　膜厚：30-50μm

　　硬度：1500-1800HV

　　绝缘性：>100MΩ

　　复合镀层：

　　Ni-SiC复合镀：硬度600-800HV

　　PTFE复合镀：摩擦系数0.08-0.12

　　激光表面强化：

　　改性层深度：0.2-0.5mm

　　表面硬度：250-300HV

　　体系

　　检测项目与标准

　　化学成分分析：

　　方法：ICP-OES（等离子发射光谱）

　　控制元素：Zn 5.8-6.8%, Mg 2.0-2.8%, Cu 1.2-2.0%

　　无损检测：

　　超声波探伤：符合ASTM E2375

　　X射线检测：符合EN 12681-1

　　力学性能测试：

　　每批次测试3组试样

　　数据离散度<5%

　　技术对比分析

　　特性对比Alumold-400瑞典Stavax ESR日本NAK80结论优势

　　导热系数(W/m·K)1602941提高3-5倍冷却效率

　　切削力(N)120350280降低60-70%功耗

　　抛光工时(h)82518节省50-70%时间

　　EDM损耗比1:1.21:31:2.5电极寿命延长

　　本材料已获得多项国际认证（包括AS9100D、ISO 13485等），提供完整的材料溯源报告和加工应用指南。特别推荐用于要求模具寿命超过150万次或需要快速冷却的高附加值产品生产。