سبيكة الألومنيوم المصبوب ZL115 (ZAlSi5Zn1Mg): سبيكة ألومنيوم مصبوب مقاومة للتآكل قابلة للحام معززة بمركب الزنك والمغنيسيوم

كمعيار وطني صيني (GB/T 1173) فيسبائك الصب المقاومة للتآكل من الألومنيوم والسيليكون والزنك والمغنيسيومالممثلين المميزين لـZL115 (ZAlSi5Zn1Mg) عن طريقمقاومة جيدة للتآكل، وقوة ميكانيكية معتدلة وقابلية لحام ممتازةمعروفة بها. السبيكة مصنوعة منيضمن السيليكون (Si) أداء الصب، مدعومًا بمزيج من الزنك (Zn) والمغنيسيوم (Mg).وهي مناسبة بشكل خاص لتصنيعالمسبوكات المعقدة التي تتطلب مقاومة التآكل في مياه البحر وقابلية اللحام والأحمال المتوسطةلها قيمة تطبيقية فريدة في مجال السفن والصناعات الكيماوية والآلات الغذائية وما إلى ذلك.

الرتبة الوطنية ل ZL115 هي ZAlSi5Zn1Mg.

• الدرجة القياسية الوطنية:: وفقاً لـ GB/T 1173، فإن درجته هيZAlSi5Zn1Mg. يعكس الاسم مباشرةً نظام السبائك الأساسية: السيليكون (Si) والزنك (Zn) والمغنيسيوم (Mg).
• رمز الصناعة/المؤسسة:ZL115 وهي تسمية مستخدمة على نطاق واسع لهذه المادة في رسومات صناعة المسابك والأدلة والمعايير المؤسسية.
• الميزات الأساسية:محتوى منخفض إلى متوسط من السيليكون (4.5-5.51 TP3T) ضمان سيولة الصب الأساسية;الزنك (1.2-1.81 تيرابايت ثلاثي الفوسفات) المركب مع المغنيسيوم (0.4-0.61 تيرابايت ثلاثي الفوسفات)يوفر تأثيرات محسّنة;خالية من النحاسوهذا يجعل من الممكن الحصول علىمقاومة ممتازة للتآكلوفي الوقت نفسهقابلية لحام جيدةإنها واحدة من سبائك الألومنيوم المصبوب القليلة “المقاومة للتآكل + القابلة للحام”.

جدول تركيب سبائك الألومنيوم ZL115 (بناءً على المتطلبات النموذجية GB/T 1173)

عنصري	نطاق المحتوى (wt%)	الدور الوظيفي
السيليكون (Si)	4.5-5.5	عناصر السبائك الرئيسية. يوفر سيولة الصب الأساسية مع تقوية جزئية للمحلول الصلب.
الزنك (Zn)	1.2-1.8	أحد عناصر التحسين الأساسيةتقوية المحلول الصلب تأثير تقوية المحلول الصلب كبير ويحسن مقاومة التآكل في الوقت نفسه.
المغنيسيوم (Mg)	0.4-0.6	عناصر التحسين الرئيسية. تكوين Mg₂Si مع السيليكون وتأثير التقوية المركب المتآزر مع الزنك.
النحاس (النحاس)	≤ 0.1	شوائب خاضعة لرقابة صارمة. يحافظ على مقاومة ممتازة للتآكل.
الحديد (Fe)	≤ 0.6	عناصر الشوائب. يجب السيطرة عليها، ولكن يمكن تحملها باعتدال.
المنجنيز (Mn)	≤ 0.5	يمكن إضافته لتحييد الآثار الضارة للحديد.
التيتانيوم (Ti)	0.1-0.2 (يمكن إضافتها)	مصفاة الحبوب
الألومنيوم (Al)	وسادة	مادة الركيزة.

جدول معلمات الخواص الفيزيائية والميكانيكية ZL115 (نوع المعدن المسبوك، القيم النموذجية)

مؤشرات الأداء	المصبوب (F)	حالة الشيخوخة T5	محلول T6 الصلب + حالة الشيخوخة	تحديد موقع الأداء وتفسيره
الكثافة	2.68 إلى 2.70 جم/سم مكعب	--	--	--
قوة الشد (Rm)	160-190 ميجا باسكال	200-240 ميجا باسكال	250-290 ميجا باسكال	قوة الحالة T6 متوسطة إلى عاليةيفي بمتطلبات المكونات الهيكلية العامة.
قوة الخضوع (Rp0.2)	90-110 ميجا باسكال	140-170 ميجا باسكال	180-210 ميجا باسكال	تزداد قوة الخضوع بعد المعالجة الحرارية وتتعزز قدرة التحميل على التحمل.
الاستطالة (أ)	3.0-5.0%	2.0-4.0%	2.0-4.0%	مرونة جيدةوهي تتفوق على معظم السبائك المحتوية على النحاس.
صلابة برينل (HB)	60-70	70-80	80-95	صلابة معتدلة وقابلية تشغيل جيدة.
مقاومة التآكل	موهوب	موهوب	موهوب	نقاط القوة الأساسيةوهو خالٍ من النحاس ومقاوم للتآكل بفعل مياه البحر والوسائط الكيميائية.
قابلية اللحام	مواتية	مواتية	مواتية	نقاط القوة الأساسيةيمكن لحامها بالتيج للإصلاح والربط.
حركة الصب	متوسط	--	--	محتوى أقل من السيليكون وأقل سيولة من سبائك السيليكون العالية.
قوة درجات الحرارة العالية	المعتاد	المعتاد	المعتاد	سبيكة غير مقاومة للحرارة، غير مناسبة للعمل طويل الأمد في درجات حرارة عالية.

مسارات تحسين الأداء والميزات التقنية
يأتي أداء الموديل ZL115 من “مركب الزنك والمغنيسيوم المقوى والمقاوم للتآكل لهذا المنتج”مفهوم التصميم:

1. الدور الفريد للزنك:: للزنك قابلية ذوبان صلبة عالية في الألومنيوم ويمكن أن يوفرتأثير تقوية المحلول الصلب الملحوظمع عدم إضعاف مقاومة التآكل مثل النحاس. كما تعمل إضافة الزنك أيضًا على تحسين سبيكةسعة التحديد الطبيعي.
2. التدعيم الإضافي بالمغنيسيوم:: يشكّل المغنيسيوم والسيليكون أطوار Mg₂Si المترسبة التي يتم تقويتها أكثر بالمعالجة الحرارية. يشكل مركب الزنك مع المغنيسيوم أطوار تقوية مثل T(Al₂Mg₃Mg₃Zn₃Zn₃)، مما يعزز استجابة المعالجة الحرارية.
3. تصميم خالٍ من النحاس:: تضمن القيود الصارمة المفروضة على محتوى النحاس أن تكون السبائك في البيئات البحرية والكيميائيةمقاومة ممتازة للتآكلوهذه هي السمة الأساسية التي تميزها عن السبائك المحتوية على النحاس مثل ZL105 وZL107.
4. قابلية لحام جيدة:: نظرًا لغياب النحاس والتحكم السليم في الشوائب، فإن ZL115ميل منخفض للتشقق الساخن في اللحاميمكن استخدامه لإصلاح اللحام بالتيغ والربط الهيكلي، مما يسهل تصنيع وإصلاح المسبوكات المعقدة.

الدرجات الدولية المناظرة
إن نظام التسليح بالزنك والمغنيسيوم في ZL115 فريد من نوعه إلى حد ما على المستوى الدولي، ولكن يمكن العثور على درجات مماثلة:

• المعيار الوطني الصيني:ZAlSi5Zn1Mg (GB/T 1173)
• أمريكان ستاندرد:: بالاشتراك مع 713.0 (نظام (Al-Zn6CuMg) مختلف، لكن نظام 712.0 (Al-Zn6Mg) له بعض التشابه؛ حيث تذكر بعض المصادر أن 771.0 (Al-Zn7Mg) أنظمة متشابهة. الأقرب هو سبائك الألومنيوم المسبوكة المحتوية على الزنك الفصل، ولكن لا يوجد تطابق مباشر.
• معيار الاتحاد الأوروبي:EN AC-41000 (Al-Si5Mg) خالي من الزنك;EN AC-71000 (Al-Zn10Si8Mg) محتوى الزنك الزائد. لا يوجد تطابق مباشر.
• المعيار الياباني:: لا توجد مراسلات مباشرة.
• المعيار الدولي:AlSi5Zn1Mg تتوفر درجات مماثلة في المواصفة القياسية ISO 3522.

ZL115 في صناعة المسابك

استنادًا إلىمقاومة جيدة للتآكل وقابلية اللحام وقوة متوسطةالميزات، يستخدم ZL115 بشكل أساسي في المجالات التالية:

1. هندسة السفن والمحيطات (التطبيقات الأساسية)
   • الإكسسوارات البحرية:: صمامات السطح، وأغطية المضخات، وتجهيزات الأنابيب، وشبكات التهوية.
   • المنصات البحرية:: حاملات الأدوات، وموصلات الدرابزين، والحاويات المقاومة للتآكل.
   • آلات مصايد الأسماك:: علب لفاف شبكة الصيد، ومكونات مضخة مياه البحر.
2. الآلات الكيميائية والغذائية
   • المضخات والصمامات الكيميائية:: جسم المضخة وجسم الصمام وتجهيزات الأنابيب لنقل الوسائط المسببة للتآكل.
   • الآلات الغذائية:: أغلفة معدات تجهيز الأغذية، ووصلات الأنابيب الناقلة (لا يوجد خطر تلوث النحاس).
   • المعدات الصيدلانية:: يلزم وجود أغطية أجهزة خالية من النحاس ومقاومة للتآكل.
3. المكونات الميكانيكية والهيكلية العامة
   • الأجزاء الهيكلية الملحومة:: الأجزاء المصبوبة التي يتم لحامها بمقاطع أو ألواح الألومنيوم.
   • العلب المعقدة:: أغلفة الأجهزة وأغلفة المعدات الكهربائية التي تتطلب مقاومة التآكل.
   • المترو:: الزخارف الداخلية للمقصورة وحوامل مسند الذراعين.

الأسئلة المتداولة عن سبائك الألومنيوم ZL115

السؤال 1: ما هي أبرز مزايا ZL115؟

• قوتان أساسيتان:: واحد هومقاومة ممتازة للتآكل(خالية من النحاس)، ومقاومة بشكل خاص لتآكل مياه البحر والوسائط الكيميائية؛ ثانيًاقابلية لحام جيدةيمكن توصيله وترقيعه عن طريق اللحام بقوس الأرجون. وهاتان الميزتان تجعلها ذات قيمة فريدة في المجالات البحرية والكيميائية وغيرها من المجالات.

س2: ما هو مستوى قوة ZL115؟ كيف تقارن مع ZL104؟

• تبلغ قوة الشد في ZL115-T6 حوالي 250-290 ميجا باسكال.أقل بقليل من ZL104-T6 (240-270 ميجا باسكال، ولكن القيم النموذجية لـ ZL104-T6 أقل في الواقع، الحد الأعلى للقوة ZL104 حوالي 270، والحد الأعلى لـ ZL115 حوالي 290، لذا فإن ZL115 أعلى قليلاً أو ما يقارن به). ومع ذلك، يتميز ZL104 بسيولة أفضل في الصب و ZL115 بمقاومة أفضل للتآكل وقابلية اللحام. كلاهما له تركيزه الخاص، ZL115 أكثر ملاءمة لمتطلبات مقاومة التآكل العالية في هذه المناسبة.

س3: لماذا تتمتع ZL115 بمقاومة جيدة للتآكل؟

• ويرجع ذلك أساسًا إلى أنالنحاس (النحاس) الحر. سيشكل النحاس مرحلة كاثودية في سبائك الألومنيوم، مما يسرع من التآكل الكهروكيميائي. يتحكم ZL115 بشكل صارم في النحاس ≤ 0.1%، بينما تساعد إضافة الزنك بدلاً من ذلك على تشكيل طبقة أكسيد سطح أكثر استقرارًا، بحيث يظهر مقاومة ممتازة للتآكل في مياه البحر والجو الرطب والبيئات الأخرى.

س4: ما هي متطلبات عملية اللحام ل ZL115؟

• قابلية لحام جيدةيمكن ربطها أو إصلاحها باللحام التقليدي TIG (TIG/MIG). التوصية:
  • استخدم أسلاك لحام ذات خواص متجانسة أو أعلى قليلاً من المعدن الأساسي (مثل أسلاك الألومنيوم والسيليكون التي تحتوي على الزنك).
  • نظف منطقة اللحام جيدًا قبل اللحام لإزالة طبقة الأكسيد.
  • يمكن التسخين المسبق المناسب (100-150 درجة مئوية) للقطع السميكة والكبيرة.
  • تخفيف إجهاد الأجزاء الهيكلية المهمة بعد اللحام.

س5 ： هل يمكن استخدام ZL115 لتصنيع المراوح البحرية؟

• غير مناسبتتطلب المراوح قوة شديدة ومقاومة للتجويف. تتطلب المراوح قوة عالية جدًا ومقاومة للتجويف، وعادةً ما تكون مصنوعة من برونز النيكل والألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ. zl115 ليست قوية بما يكفي لهذا الغرض وتستخدم بشكل أساسي للمكونات غير الحاملة أو متوسطة التحميل في التطبيقات البحرية.

س 6 ： كيف هو أداء الصب في ZL115؟ ما الذي يجب الانتباه إليه عند التصميم؟

• المستوى المتوسط. محتوى السيليكون هو 4.5-5.51 تيرابايت 3 تيرابايت فقط، والسيولة ليست جيدة مثل ZL104 و ZL111 وسبائك السيليكون العالية الأخرى. يلزم الانتباه عند تصميم نظام الصب:
  • زيادة حجم البوابة بشكل مناسب وزيادة درجة حرارة الصب.
  • تجنب الهياكل رقيقة الجدران بشكل مفرط (الحد الأدنى لسمك الجدار الموصى به ≥ 3 مم).
  • تحسين تصميم انكماش الحشو لمنع انكماش وفتحات الانكماش.

---

📊 العمود الموسع: تحليل مقارن ل ZL115 والسبائك ذات الصلة

بُعد المقارنة	ZL115 (AlSi5Zn1Mg)	ZL101A (AlSi7MgA)	ZL104 (AlSi9Mg)	ZL105 (AlSi5Cu1Mg)
السيليكون (Si) %	4.5-5.5	6.5-7.5	8.5-10.5	4.5-5.5
النحاس (Cu)% النحاس (Cu)%	≤0.1 (بدون نحاس)	≤0.1 (بدون نحاس)	≤0.1 (بدون نحاس)	1.0-1.5 (مع النحاس)
الزنك (Zn) %	1.2-1.8	≤0.1	≤0.2	≤0.3
المغنيسيوم (Mg) %	0.4-0.6	0.25-0.45	0.17-0.35	0.4-0.6
قوة الشد (T6)	250-290 ميجا باسكال	290-330 ميجا باسكال	240-270 ميجا باسكال	280-320 ميجا باسكال
الاستطالة (T6)	2.0-4.0%	3.0-6.0%	1.5-3.0%	1.5-3.0%
مقاومة التآكل	ممتاز (بدون نحاس)	ممتاز (بدون نحاس)	ممتاز (بدون نحاس)	متوسط (مع نحاس)
قابلية اللحام	موهوب	مواتية	مواتية	متوسط
حركة الصب	متوسط	مواتية	موهوب	متوسط
التكاليف النموذجية	متوسط	من المتوسط إلى العالي	أسفل (رأس المرء)	متوسط

دليل سريع للاختيار:

• اختر ZL115:: عندما يتطلب الجزءمقاوم لمياه البحر، قابل للحام، متوسط القوةعندما يحين الوقت، فهو خيار مميز في القطاعين البحري والكيميائي.
• حدد ZL101A:: مطلوبقوة أعلى، وأداء عام جيدوعندما تكون مقاومة التآكل مطلوبة أيضًا.
• اختر ZL104:: المسعىقابلية التصنيع والاقتصاد في الصبعندما تكون متطلبات القوة معتدلة.
• اختر ZL105:: مطلوبقوة درجة حرارة عالية أو أعلى، مقبولة عندما تكون مقاومة التآكل أقل قليلاً.