擠壓鑄造材料的研究進(jìn)展

擠壓鑄造材料的研究進(jìn)展

1u2004擠壓鑄造技術(shù)在材料對(duì)象上支持賦能材料創(chuàng)新發(fā)展壓裂工藝是將一定數(shù)量的液態(tài)金屬注入模擬腔，然后添加較高的機(jī)械壓力，在壓力下緩慢填充、硬化和變形液體或半液體金屬，并獲得毛或零件的材料加工技術(shù)。擠壓鑄造工藝在材料種類方面的適用范圍非常廣?？捎糜谏a(chǎn)各類合金，如鋁合金、鎂合金、鋅合金、銅合金、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳鋼、不銹鋼等。特別是不僅適用于上述鑄造類合金，還適用于上述鑄造性能差的變形類合金擠壓鑄造是一種結(jié)合了鑄造和塑性加工特點(diǎn)的短流程、高效、精確成形技術(shù)，是機(jī)械、汽車、家電、航空、航天、國防等領(lǐng)域中的關(guān)鍵零部件實(shí)現(xiàn)高性能和輕量化目標(biāo)的重要技術(shù)途徑。在全球低碳環(huán)保要求的推動(dòng)下，對(duì)高性能、輕量化的機(jī)械產(chǎn)品和零部件需求越來越強(qiáng)烈。特別是隨著我國交通運(yùn)輸（如航空、航天、汽車、軌道交通）和電子信息（如計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備）等領(lǐng)域的快速發(fā)展，擠壓鑄造產(chǎn)品能夠以優(yōu)良的性價(jià)比滿足上述行業(yè)在低碳經(jīng)濟(jì)政策下對(duì)產(chǎn)品的高強(qiáng)度、輕量化、低成本化的要求。因此，發(fā)展擠壓鑄造技術(shù)，不僅提升我國鑄造技術(shù)的整體水平，讓我國更多產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅度提高，還可帶來企業(yè)效益新的增長(zhǎng)點(diǎn)，產(chǎn)生很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益擠壓鑄造涉及的材料對(duì)象目前受關(guān)注度最高的仍是鋁合金材料及其鋁基復(fù)合材料，特別是鑄造性能較好的Al-Si系合金研究比較深入。Al-Cu系和Al-Zn系是另外兩個(gè)研究較多的材料對(duì)象。隨著國家對(duì)鎂資源利用的大力扶持和高度關(guān)注，擠壓鑄造鎂合金成為近年來的研究熱點(diǎn)。擠壓鑄造在零件成形方面，國外已經(jīng)利用擠壓鑄造技術(shù)生產(chǎn)出新一代汽車V6發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、大型覆蓋件、外廓尺寸為1200mm×400mm×300mm的汽車底盤鋁橫梁以及大型載重汽車鋁輪轂等，少數(shù)西方發(fā)達(dá)國家和俄羅斯還開發(fā)出了重25～50kg的坦克鋁合金負(fù)重輪。國內(nèi)在擠壓鑄造零件成形方面也取得了不少成績(jī)，典型產(chǎn)品有：中型負(fù)重輪（重45kg，直經(jīng)580mm），高功率密度（HPD）柴油機(jī)的鑲?cè)?nèi)冷復(fù)合材料鋁活塞，鋁基復(fù)合材料履帶板；轎車副車架（934mm×550mm×247mm，重約35kg）；汽車空調(diào)渦卷盤；鎂合金摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)外殼和輪轂；轎車及重載卡車鋁輪轂等。此外還試制了鋁合金輪轂（外徑670mm）和傳操系統(tǒng)支架（投影面積580mm×480mm）等大型復(fù)雜零件。針對(duì)鋼鐵材料擠壓鑄造產(chǎn)品，開發(fā)了液壓閥體、破碎機(jī)錘頭等在擠壓鑄造新工藝開發(fā)方面，基于擠壓制件的大型化、復(fù)雜化和強(qiáng)韌化發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)了一些擠壓鑄造新技術(shù)[1,6-7]。在擠壓鑄造工藝優(yōu)化方面，更加關(guān)注擠壓鑄造工藝參數(shù)（如加壓時(shí)間、加壓壓力、保壓時(shí)間、澆注溫度、模具預(yù)熱溫度等）等對(duì)合金性能、微觀組織和鑄造缺陷形成的影響隨著金屬結(jié)構(gòu)件向大型化、復(fù)雜化、高性能化和輕量化方向發(fā)展，擠壓鑄造技術(shù)在材料體系、關(guān)鍵零部件擠壓鑄造成形及擠壓鑄造裝備方面仍存在一系列的挑戰(zhàn)：1）針對(duì)高熔點(diǎn)的合金材料，擠壓鑄造技術(shù)應(yīng)用還非常有限。一些對(duì)性能要求很高的大型復(fù)雜零件擠壓鑄造精確成形，還需要研制具有更優(yōu)綜合性能的新型材料，進(jìn)一步完善適合于金屬材料擠壓鑄造技術(shù)的材料體系。2）在熔體輸送方面，熔體精準(zhǔn)定量、防止熔體的氧化和卷氣、防止輸送管熔體泄露和溫度精確控制等方面還有待完善。3）在大型復(fù)雜擠壓鑄造模具制造方面，如何提高模具壽命和降低成本仍面臨著巨大挑戰(zhàn)。4）在零件的組織和性能控制方面，主要的難點(diǎn)有：(1)復(fù)雜零件的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；(2)擠壓鑄造工藝參數(shù)優(yōu)化；(3)數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用；(4)鑄造缺陷的預(yù)測(cè)及其防止措施等。5）在新型擠壓鑄造技術(shù)研發(fā)方面，如何將新工藝與設(shè)備研發(fā)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)擠壓鑄造成形設(shè)備的高效率和高精度還有待加強(qiáng)。擠壓鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是1）拓展擠壓鑄造技術(shù)的材料體系。從目前主要側(cè)重鋁合金向鎂合金以及高熔點(diǎn)的銅合金、鋼鐵材料等方面發(fā)展。加強(qiáng)研發(fā)擠壓鑄造金屬基復(fù)合材料。2）開展大型、復(fù)雜、厚壁和薄壁的關(guān)鍵零部件擠壓鑄造成形的研發(fā)。3）開發(fā)高效率和高精度的擠壓鑄造成形設(shè)備，實(shí)現(xiàn)系列化，拓寬設(shè)備的適應(yīng)性。2關(guān)鍵技術(shù)2.1新型壓縮制造技術(shù)2.1.1擠壓鑄造技術(shù)現(xiàn)狀擠壓鑄造工藝可簡(jiǎn)單分為直接擠壓鑄造和間接擠壓鑄造兩大類。早期的擠壓鑄造技術(shù)主要是在模鍛成形的基礎(chǔ)而發(fā)展，隨著近年來壓力鑄造技術(shù)的高速發(fā)展，擠壓鑄造技術(shù)在不斷借鑒壓鑄技術(shù)特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合成形零件的要求和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上不斷開發(fā)一些新型的擠壓鑄造技術(shù)2.1.2新型擠壓鑄造技術(shù)的特點(diǎn)新型擠壓鑄造工藝的研發(fā)總是針對(duì)現(xiàn)有成熟擠壓鑄造工藝中存在的不足而發(fā)展起來的。金屬結(jié)構(gòu)件的大型化、復(fù)雜化、高性能化和輕量化發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)了新型擠壓鑄造技術(shù)的發(fā)展，它當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)是：1）新型擠壓鑄造技術(shù)實(shí)現(xiàn)工藝穩(wěn)定的難度大。表現(xiàn)在控制參數(shù)多，精度要求高，響應(yīng)速度快。如在雙重?cái)D壓鑄造過程中，如何控制好金屬加入量、澆注溫度、擠壓速度、保壓時(shí)間、上模沖的壓下量和起壓時(shí)間等，相對(duì)傳統(tǒng)的擠壓鑄造要復(fù)雜很多，并且對(duì)參數(shù)控制的精確度要求更高，只有這樣才能充分發(fā)揮新工藝的優(yōu)勢(shì)，獲得合格鑄件。2）新型擠壓鑄造技術(shù)的對(duì)設(shè)備依賴程度高。傳統(tǒng)擠壓鑄造技術(shù)在通用液壓機(jī)上即可實(shí)現(xiàn)。雙重?cái)D壓鑄造、半固態(tài)擠壓鑄造、逐層澆注-累積也鍛成形技術(shù)、電磁充型間接擠壓鑄造技術(shù)等則依賴功能更強(qiáng)大的擠壓鑄造設(shè)備。需要具備完備的澆注系統(tǒng)（如含自動(dòng)定量密閉式供金屬液系統(tǒng)）、壓射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、取件系統(tǒng)、噴涂系統(tǒng)（如大量使用機(jī)器人）、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，而且需要系統(tǒng)穩(wěn)定，性能參數(shù)優(yōu)良，自動(dòng)化程度高。3）新型擠壓鑄造技術(shù)的適用范圍有限。如半固態(tài)擠壓鑄造技術(shù)，僅適用于有較寬固液相共存的合金體系，目前比較成熟的還局限于少數(shù)牌號(hào)的鋁合金和鎂合金。2.1.3其他新型擠壓鑄造裝備助力生產(chǎn)大規(guī)模應(yīng)用1）預(yù)計(jì)到2020年，要達(dá)到的目標(biāo)：雙重?cái)D壓鑄造、半固體擠壓鑄造等新型擠壓鑄造技術(shù)的工藝穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)擠壓鑄造零件的規(guī)?；瘧?yīng)用。在大型復(fù)雜零件成形方面，能夠獲得最大長(zhǎng)度1000mm以上，最薄壁厚2mm以下的擠壓鑄造鑄件。具備完備的澆注系統(tǒng)、壓射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、取件系統(tǒng)、噴涂系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等的新型擠壓鑄造裝備得到推廣應(yīng)用。擠壓鑄造鋁合金和鎂合金產(chǎn)品的材料種類大幅增加。2）預(yù)計(jì)到2030年，要達(dá)到的目標(biāo)：雙重?cái)D壓鑄造、半固體擠壓鑄造等新型擠壓鑄造技術(shù)在零件成形方面得到大規(guī)模應(yīng)用，電磁充型間接擠壓鑄造技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，出現(xiàn)一些其他新型擠壓鑄造技術(shù)。在大型復(fù)雜零件成形方面，能夠獲得最大長(zhǎng)度2000mm以上，最薄壁厚2mm以下的擠壓鑄造鑄件。具備完備的澆注系統(tǒng)、壓射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、取件系統(tǒng)、噴涂系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等的新型擠壓鑄造裝備得到大規(guī)模推廣應(yīng)用。除了鋁合金和鎂合金產(chǎn)品，鋅合金和部分高熔點(diǎn)材料（如銅合金、鋼鐵材料）產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。2.2國外壓縮樁熔體質(zhì)量的控制技術(shù)2.2.1熔體凈化處理擠壓鑄造熔體質(zhì)量控制是獲得合格鑄件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它涉及金屬熔體熔煉和熔體輸送兩個(gè)方面。在金屬熔體熔煉方面，除了常規(guī)的熔化、覆蓋外，還涉及熔體的凈化處理和變質(zhì)處理等。熔體的處理效果對(duì)疏松、氣孔、夾雜等的形成有重要影響，且直接影響鑄件的性能，是生產(chǎn)高質(zhì)量鑄件的基本保證。目前熔體凈化處理主要有爐內(nèi)處理和爐外處理兩種方式，可分為除氣精煉和精煉劑精煉兩大類。熔體精煉處理已經(jīng)由單一功能向多功能發(fā)展，采用聯(lián)合凈化技術(shù)，把除氣凈化和過濾除渣相結(jié)合，在同一裝置中對(duì)熔體實(shí)現(xiàn)多次連續(xù)精煉凈化，提高精煉凈化效果是發(fā)展方向。此外，基于環(huán)境保護(hù)和提高精煉凈化效果，超聲波凈化處理、電磁凈化處理等新型精煉凈化技術(shù)正在開發(fā)，但由于設(shè)備、工藝復(fù)雜，成本高，都還沒有得到工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。為了生產(chǎn)高性能的鑄件，僅通過精煉凈化處理提高鋁液純凈度水平顯然已不能滿足要求，將精煉凈化處理與變質(zhì)處理、晶粒細(xì)化處理等有機(jī)結(jié)合，得到高質(zhì)量的熔體是發(fā)展方向[13]。在熔體輸送方面，擠壓鑄造過程中，需要熔體輸送和高壓成形兩者之間緊密配合，因此，針對(duì)不同的擠壓鑄造工藝往往需要采用有不同的輸送方式2.2.2熔體鑄造技術(shù)擠壓鑄造熔體質(zhì)量控制的根本目的是獲得高質(zhì)量的鑄件。在金屬熔體熔煉處理和熔體輸送兩個(gè)方面，它當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)是：1）實(shí)現(xiàn)高效和低成本的熔體精煉凈化工藝技術(shù)。熔體處理是為了保證熔體雜質(zhì)含量低、氣體含量少、熔化效率高。隨著環(huán)境保護(hù)壓力的增大，熔體處理過程中希望開發(fā)更多無有害氣體排放、集覆蓋、精煉、變質(zhì)于一體的新型熔劑。此外，需要熔煉工藝盡可能簡(jiǎn)單、降低勞動(dòng)強(qiáng)度低，同時(shí)保證熔煉高效和能源利用率高。要兼顧這些要求的熔體精煉凈化技術(shù)難度很大。2）穩(wěn)定可靠的擠壓鑄造熔體輸送技術(shù)。擠壓鑄造的工藝特點(diǎn)要求充型過程中的金屬液定量精準(zhǔn)。特別是針對(duì)間接擠壓鑄造，由于輸送管道長(zhǎng)，輸送管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其材質(zhì)選擇要求高，防止熔體氧化卷氣和熔體泄露、確保輸送管道內(nèi)的高溫熔體溫度穩(wěn)定難度大。2.2.3鑄造工藝的發(fā)展1）預(yù)計(jì)到2020年，要達(dá)到的目標(biāo)：在防止熔體氧化方面，惰性氣體等環(huán)保型保護(hù)氣體熔煉技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用，針對(duì)鋁合金和鎂合金等易氧化金屬開發(fā)的集覆蓋、精煉、變質(zhì)于一體的新型熔劑得到規(guī)?；瘧?yīng)用。澆勺機(jī)械手輸送實(shí)現(xiàn)滿足擠壓鑄造工藝要求的精準(zhǔn)定量。采用氣壓充型的管道封閉定量澆注工藝在間接擠壓鑄造工藝中得到成熟應(yīng)用，電磁定量澆注技術(shù)在擠壓鑄造工藝中實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。2）預(yù)計(jì)到2030年，要達(dá)到的目標(biāo)：在熔體精煉方面，低成本環(huán)保型的鎂合金熔體保護(hù)技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用，集覆蓋、精煉、變質(zhì)于一體的新型熔劑在易氧化的合金中得到大規(guī)?；瘧?yīng)用，聯(lián)合凈化技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。在熔體輸送方面，采用氣壓充型的管道封閉定量澆注工藝在間接擠壓鑄造工藝中得到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，電磁定量澆注技術(shù)在擠壓鑄造工藝中實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。2.3預(yù)測(cè)和準(zhǔn)備大復(fù)雜擠壓結(jié)構(gòu)零件的錯(cuò)誤2.3.1擠壓鑄造過程模擬擠壓鑄造雖然可以獲得組織均勻致密、力學(xué)性能優(yōu)良、表面光潔度和尺寸精度高的高質(zhì)量鑄件。但如果工藝方式、模具設(shè)計(jì)、合金熔煉、參數(shù)控制等不合理，就容易產(chǎn)生諸如表面損傷、縮松、縮孔、夾渣、澆不足、冷隔、偏析及裂紋等鑄造缺陷。在擠壓鑄造過程中，金屬液態(tài)是在高壓下充型凝固，容易對(duì)鑄件帶來如下不利影響：1）鑄件與模具接觸緊密，脫模時(shí)特別容易產(chǎn)生粘膜和拉傷等缺陷，影響表面質(zhì)量。2）鑄件最后凝固階段由于壓力引起殘余液相或半固體金屬強(qiáng)制流動(dòng)和補(bǔ)縮，容易產(chǎn)生化學(xué)成分偏析，形成一種稱為“擠壓鑄造異常偏析”（又稱“雙峰組織”）的缺陷，特別是針對(duì)結(jié)晶區(qū)間寬的合金更加嚴(yán)重。針對(duì)尺寸較小、形狀簡(jiǎn)單、壁厚不太薄的擠壓鑄造鑄件，目前已有成熟的手段和途徑來克服上述缺陷。但是針對(duì)大型、形狀復(fù)雜、壁厚不均的鑄件，要防止這些鑄造缺陷的手段還非常有限。隨著擠壓鑄造成形的鑄件要求尺寸越來越大、形狀越來越復(fù)雜，上述鑄造缺陷的預(yù)測(cè)和預(yù)防難度更大。采用理論分析與數(shù)學(xué)建模對(duì)擠壓鑄造的充型和凝固過程進(jìn)行數(shù)值模擬是提前預(yù)測(cè)缺陷，進(jìn)而改進(jìn)工藝、模具以及后處理方案的最有效手段[14-18]。目前，針對(duì)擠壓鑄造過程模擬主要包括充型過程模擬、凝固過程模擬兩方面，采用的理論模型涉及宏觀模型和微觀模型。宏觀模型是發(fā)展較早的理論模型，其使用能量、動(dòng)量、質(zhì)量以及連續(xù)性方程模擬充型以及隨后的凝固過程，所得的結(jié)果是宏觀范圍內(nèi)的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)以及宏觀缺陷等，目前發(fā)展比較成熟。一些商業(yè)軟件如MAGMA-SOFT、FLOW-3D、PROCAST等能進(jìn)行部分這方面的工作并取得了成效。針對(duì)微觀模型的模擬計(jì)算主要集中于凝固過程的模擬，包括內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)形態(tài)以及微觀偏析等的模擬計(jì)算，正處于發(fā)展的初期階段。目前我國擠壓鑄造使用的商業(yè)計(jì)算機(jī)模擬軟件大都是借鑒壓鑄工藝，不適用于直接和雙重?cái)D壓鑄造，需要研發(fā)擠壓鑄造專用模擬軟件，重點(diǎn)開展各種擠壓形式、各種模具結(jié)抅、各類合金材料、各種鑄造組織及缺陷（甚至如擠壓鑄造緪常偏析等）的模擬。2.3.2微觀凝固模型當(dāng)前，大型復(fù)雜擠壓鑄造零件的缺陷預(yù)測(cè)與控制技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)是：1）數(shù)值模擬分析技術(shù)與應(yīng)用。擠壓鑄造過程模擬除了充型過程模擬、凝固過程模擬兩方面外，還包括鑄造熱應(yīng)力模擬、鑄造合金的微觀組織模擬以及鑄造缺陷的預(yù)測(cè)等。目前，針對(duì)擠壓鑄造過程的宏觀模擬非常難處理的是壓力的傳遞，因?yàn)樗殡S著固相率的變化和溫度的變化等過程。另外，雖然宏觀凝固模擬發(fā)展較為成熟，但從發(fā)展趨勢(shì)來看，需要從宏觀凝固模型向微觀凝固模型發(fā)展。目前還需要加強(qiáng)微觀模型方面的研究及其相應(yīng)軟件的開發(fā)。2）擠壓鑄造過程的精確控制。需要重點(diǎn)控制的擠壓鑄造過程涉及：金屬液的澆注充型與排氣排渣工藝控制；擠壓鑄造過程壓力控制、凝固過程與補(bǔ)縮控制等方面。對(duì)有復(fù)雜內(nèi)腔又難于抽芯零件的擠壓鑄造，開發(fā)效果良好的可溶鹽芯或其它可潰散型芯。3）擠壓鑄造工藝與鑄件性能的關(guān)系分析。在工藝和模具的設(shè)計(jì)階段乃至擠壓鑄造過程中，需要根據(jù)產(chǎn)品的形狀、尺寸、組織、性能和熱處理等方面的要求，對(duì)各種因素進(jìn)行綜合平衡、合理控制。4）擠壓鑄造缺陷預(yù)測(cè)、預(yù)防與改善。擠壓鑄造通常采用厚大澆口和慢速充填，但充填速度太慢容易導(dǎo)致充型不良、料筒內(nèi)壁的凝固皮膜卷入和冷隔等缺陷，太快則會(huì)引起紊流，發(fā)生氣孔、氣泡、冷隔等不良。同時(shí)，擠壓鑄造一般需要比普通壓鑄更高的澆注溫度和更精確、均衡的模溫控制，以保證充型質(zhì)量和凝固過程中外加壓力的有效性。另外，澆注溫度過高容易帶來飛料、批縫和毛刺嚴(yán)重、凝固縮孔等問題，并增大粘模的可能性，影響生產(chǎn)效率和模具使用。此外，對(duì)鑄件最后凝固階段易產(chǎn)生化學(xué)成分偏析，即“擠壓鑄造異常偏析”（又稱“雙峰組織”）的缺陷要進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)與工藝預(yù)防。合理的熱處理工藝是改善大型、形狀復(fù)雜、壁厚不均的鑄件的內(nèi)部缺陷以及組織不均勻性的有效手段。2.3.3突破關(guān)鍵技術(shù)1）預(yù)計(jì)到2020年，要達(dá)到的目標(biāo)：在大型復(fù)雜零部件擠壓鑄造過程模擬計(jì)算方面，主要針對(duì)液體金屬充型過程模擬技術(shù)進(jìn)行開發(fā)及大規(guī)模應(yīng)用；針對(duì)大型復(fù)雜零部件擠壓鑄造過程的工藝控制，突破關(guān)鍵技術(shù)如鑄件擠壓位置與澆道設(shè)計(jì)、涂料選擇與噴射工藝等并進(jìn)行推廣應(yīng)用；整體或局部熱處理工藝進(jìn)行表面強(qiáng)化的規(guī)?；瘧?yīng)用。2）預(yù)計(jì)到2030年，要達(dá)到的目標(biāo)：在大型復(fù)雜零部件擠壓鑄造過程的缺陷模擬與計(jì)算方面，微觀凝固模型相關(guān)技術(shù)開發(fā)成熟，相關(guān)模擬計(jì)算軟件在工業(yè)化生產(chǎn)中獲得大規(guī)模應(yīng)用；在擠壓鑄造缺陷控制技術(shù)方面，能夠獲得微觀組織均勻、致密的大型復(fù)雜零部件擠壓鑄造技術(shù)，突破真空擠壓鑄造技術(shù)、高壓擠壓鑄造技術(shù)等技術(shù)瓶頸，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。2.4復(fù)雜壓縮模、加工和制造技術(shù)的設(shè)計(jì)2.4.1擠壓鑄造模具設(shè)計(jì)擠壓鑄造模具接觸高溫金屬液體又要承受一定的壓力，要求模具材料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)度、耐磨性、抗熱疲勞性、抗氧化性和較高的耐沖擊性以及盡可能高的導(dǎo)熱性和較低的線膨脹系數(shù)。目前，工業(yè)生產(chǎn)中針對(duì)鋁、鎂、鋅等低熔點(diǎn)合金的擠壓鑄造主要采用3Cr2W8V和H13熱作模具鋼，針對(duì)銅合金的擠壓鑄造主要采用Y4鋼模具鋼，針對(duì)黑色金屬的擠壓鑄造則選用3Cr2W8V鋼難熔金屬（鉬基、鎢基合金）模具材料在擠壓鑄造模具設(shè)計(jì)中，要重點(diǎn)考慮擠壓鑄造方式的選擇、壓力補(bǔ)縮的設(shè)計(jì)方案、避免氣體卷入等技術(shù)措施。此外，模具設(shè)計(jì)還要考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、模具材料、配合間隙及操作機(jī)構(gòu)等問題。目前，主要的幾種擠壓鑄造方式有柱塞擠壓、直接沖頭擠壓和間接擠壓等。對(duì)于大型復(fù)雜零部件擠壓鑄造模具設(shè)計(jì)，除了傳統(tǒng)的柱塞擠壓式模具設(shè)計(jì)、直接沖頭擠壓式模具設(shè)計(jì)此外，還有雙向擠壓鑄造的模具設(shè)計(jì)、擠壓鑄件局部補(bǔ)壓的模具設(shè)計(jì)、擠壓鑄件連續(xù)再鍛壓（連鑄連鍛）的模具設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)模式和方案。在避免氣體卷入的模具設(shè)計(jì)方面，有中心進(jìn)料間接擠壓鑄造模具設(shè)計(jì)、側(cè)面進(jìn)料