FORTAL模具铝全面技术解析

一、材料背景与市场定位

FORTAL是法国Pechiney公司(现为Constellium集团)开发的专利铝合金系列，广泛应用于航空航天和精密模具领域，其性能在传统7xxx系铝合金基础上实现了重大突破。

二、材料分类与典型牌号

牌号标准代号主要特点典型用途

FORTAL NEU7075-T7351超高强度航空结构件

FORTAL EX7049-T7351高韧性军工装备

FORTALM7049-T7452模具专用注塑/压铸模

FORTAL LT7475-T7351低各向异性大型构件

三、FORTAL模具铝核心特性

机械性能(典型值)

抗拉强度：510-550 MPa

屈服强度：460-490 MPa

延伸率：10-12%

硬度：150-165 HB

断裂韧性(K1C)：28-32 MPa√m

热物理性能

热导率：140-155 W/(m·K)

线膨胀系数：23.2×10⁻⁶/°C(20-100°C)

比热容：960 J/(kg·K)

特殊性能优势

超高强度/重量比

比强度达180 kN·m/kg，超过P20模具钢(110 kN·m/kg)

卓越的疲劳性能

10⁷次循环疲劳极限：160 MPa(R=0.1)

独特的时效稳定性

1000h后＞90%

5000h后＞85%

150°C下强度保持率：

FORTAL实测化学成分：

Cu0.15-0.4-,

Si0.4-0.8,

Fe0.7-,

Mn0.15-,

Mg0.8-1.2-,

Zn0.25-,

Cr0.04-0.35-,

Ti0.15

力学性能：

抗拉强度 σb (MPa) ) 140-180

条件屈服强度 σ0.2 (MPa) )≥115

试样尺寸：所有壁厚

注：管材室温纵向力学性能

质量特征

密度：2.75g/cm3。

弹性模量：拉伸：70.3GPa(10.2×106psi)，剪切26.4GPa(3.83×106psi)，压缩71.7GPa(10.4×106psi)

疲劳强度：H321和H116状态：循环5*106次时160MPa(23ksi);R.R.Moore型试验。

五、精密模具应用场景

1. 高端注塑模具

微电子封装模具：精度＜5μm

光学透镜模具：表面粗糙度Ra≤0.008μm

IMD薄膜模具：耐温180°C持续工况

2. 特种压铸模具

镁合金压铸：使用寿命8-10万次

锌合金压铸：模具温度均匀性±2°C

3. 独特应用案例

汽车LED导光板模具：解决熔接线难题

医疗导管多腔模具：32腔同步成型

超薄件(<0.2mm)模具：脱模成功率99.7%

六、热处理关键技术

三级时效工艺(T7452)

固溶处理：475°C±5°C/1h→水淬

预时效：120°C/6h(空冷)

终时效：160°C/10h(空冷)

工艺控制要点

淬火转移时间＜15s

时效温度波动±2°C

厚度＞100mm需阶梯升温

七、加工技术规范

切削参数推荐

工序转速(rpm)进给(mm/齿)切深(mm)刀具材质

粗加工3000-40000.15-0.203-5硬质合金

半精6000-80000.08-0.120.5-1陶瓷涂层

精加工10000-150000.03-0.050.1-0.3PCD刀具

表面处理方案

硬质阳极氧化

膜厚：25-30μm

显微硬度：800-1000HV

摩擦系数：0.15-0.20

复合镀层

Ni-PTFE镀层：厚度10-15μm

脱模性能提升40%

八、与竞品对比分析

参数FORTAL MAlumold-6007075-T6

强度(MPa)520450570

导热性★★★★★★★★☆★★★

切削性★★★☆★★★★★★☆

成本指数1.51.21.0

模具寿命15-18万次12-15万次8-10万次

九、使用维护要点

防腐蚀管理

相对湿度≤60%

定期涂抹防锈油(含VCI气相缓蚀剂)

损伤修复

激光熔覆修复：采用Al4047焊丝

冷焊修补：最大修补厚度0.8mm

寿命监测

表面硬度下降＞15HB时应进行再时效

型腔尺寸变化＞0.02mm需修正

十、最新技术发展

增材制造应用

激光功率：350W

扫描速度：1200mm/s

层厚：30μm

SLM成型参数：

智能模具系统

集成应变传感器

实时温度场监控(精度±0.5°C)

环保型表面处理

无铬酸阳极氧化工艺

ROHS兼容镀层技术

FORTAL模具铝特别适用于要求高强度、高精度和长寿命的高端模具场景，其独特的性能平衡使其在航空航天级塑件成型领域具有不可替代性。