AlZnMgCu1.5 圆棒模具铝的用途及特性分析

基础概述

AlZnMgCu1.5（相当于7XXX系列铝合金）是一种超高强度铝合金，通过锌(Zn)、镁(Mg)和铜(Cu)的合金化获得卓越的机械性能。该材料特别适合需要极高强度同时保持轻量化的高端模具应用，但因其焊接性能较差，主要采用整体加工方式。

AlZnMgCu1.5铝合金化学成分：

铝 Al：余量

硅 Si：≤0.10

铁 Fe：≤0.12

铜 Cu：1.2~1.9

锰 Mn：≤0.06

镁 Mg：1.9~2.6

铬 Cr：0.18~0.25

锌 Zn：5.2~6.2

钛 Ti：≤0.06

未指定的其他元素：每种：≤0.05;合计：≤0.15

AlZnMgCu1.5力学性能：

抗拉强度 σb (MPa)：≤305

伸长率 δ10 (%)：≥5

密度：2.730g/cm。

泊松比：20℃(68F)

时为0.33。

弹性模量：拉伸：69.3GPa(10.1?106psi)，

剪切26GPa(3.75?106psi)，

压缩70.7GPa(10.3?106psi)

注 ：管材室温力学性能 试样尺寸：壁厚/mm (所有) 状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

试样尺寸：所有

2. 物理特性

密度: 2.82 g/cm³

热膨胀系数: 23.6×10⁻⁶/K (20-100°C)

热导率: 130 W/(m·K)

电导率: 35% IACS

3. 特殊性能

超高强度（接近某些钢材的强度）

良好的抗应力腐蚀性能

优异的机加工性能

适中的耐热性（工作温度≤120°C）

良好的抛光性能

主要应用领域

高端模具制造

航空航天部件模具

赛车部件模具

军工产品模具

高载荷结构模具

精密仪器外壳模具

工业应用

高强度夹具和治具

重型机械结构件

航空航天部件

高性能运动器材

石油钻井设备部件

突出优势

1. 强度-重量比优势

比强度优于大多数钢材

重量仅为钢的1/3

可实现复杂轻量化结构

2. 机械加工优势

切削性能指数：85%（相对6061）

可实现高精度加工（±0.005mm）

加工表面质量优异

刀具寿命较长

3. 综合性能优势

疲劳强度高（≈40%抗拉强度）

抗冲击性能好

尺寸稳定性优异

可镀硬铬提高表面硬度

技术参数对比

参数AlZnMgCu1.57075-T66061-T6钢P20

抗拉强度(MPa)5505703101000

比强度(强度/密度)195202115127

热导率(W/m·K)13013016729

机加工性优优良差

耐蚀性中中良优

加工工艺要点

1. 切削加工

推荐转速: 2000-4000 rpm

进给量: 0.15-0.3 mm/齿

刀具选择: 金刚石涂层硬质合金刀具

冷却方式: 高压冷却液喷射

2. 热处理

固溶处理: 465-475°C，保温1-2小时

时效处理: 120-130°C，24小时（T6）

过时效处理: 160-170°C，10小时（T7）

3. 表面处理

硬质阳极氧化: 可达HV600

化学转化膜: 提高耐蚀性

电镀处理: 需特殊前处理

喷丸处理: 提高疲劳强度

选型建议

规格选择：常见圆棒直径Φ20-300mm，长度500-3000mm

状态选择：

T6状态：最高强度应用

T73状态：需要更好应力腐蚀抗力

T76状态：折衷强度和耐蚀性

质量认证：

要求AMS 4340或AMS 4045标准

建议选择航空级材料

应用匹配：

高动态载荷：选择T6状态

腐蚀环境：选择T73/T76状态

精密加工：选择细晶粒批次

典型应用案例

案例1：航空部件成型模具

尺寸：1500×800×300mm

工作压力：50MPa

使用寿命：10万次以上

重量：仅为钢模的35%

案例2：赛车碳纤维成型模

工作温度：80-120°C

表面精度：Ra0.05μm

热变形：<0.01mm/m

生产周期：比钢模缩短40%

案例3：军工产品压铸模

抗冲击性能：优于普通铝50%

抗疲劳性能：10⁶次循环

维护周期：5000次后检查

综合成本：比钛合金低60%

注意事项

避免在>150°C环境长期使用

焊接需采用特殊工艺（如摩擦焊）

加工后建议去应力处理

与异种金属接触需绝缘处理