Comprehensive Guide to ZL105 and ZL105A High Strength Casting Aluminum Alloys: Composition System, Heat Treatment Process, Performance Comparison and Engineering Applications

Date: 2026-03-05 Categories: Blog Views: 30

As a Chinese national standard (GB/T 1173) in the铝硅铜镁系高强度铸造合金的代表牌号，ZL105（ZAlSi5Cu1Mg）及其高纯版本ZL105A（ZAlSi5Cu1MgA） by means of较高的强度、良好的铸造性能和优异的热处理响应而著称。这对合金通过中等硅含量（4.5-5.5%）保障铸造流动性，辅以铜（Cu）和镁（Mg）的复合强化，经T5或T6热处理后可获得接近ZL201等高强度合金的力学水平，同时保留了比铝铜系合金更好的铸造工艺性，是制造承受较高静载荷和中等动载荷的复杂铸件的理想材料，在航空、航天、汽车及动力机械领域应用广泛。

ZL105 / ZL105A 对应的国家牌号

National Standard Grade: According to GB/T 1173, its grade is ZAlSi5Cu1Mg（对应ZL105）和 ZAlSi5Cu1MgA（对应ZL105A）。后缀“A”代表高纯度版本。
Industry/Enterprise Code:ZL105 respond in singing ZL105A It is a widely used code in foundry industry drawings, manuals and enterprise standards.
Core features:
- ZL105：基础型Al-Si-Cu-Mg四元合金，杂质铁（Fe）控制相对宽松（≤0.5%），综合性能优良，性价比高。
- ZL105A:high purity，对铁（Fe）等杂质进行严格限制（≤0.15%），并对其他微量元素加以优化，使其在热处理后获得更高的强度、更好的塑性和更稳定的综合力学性能，是航空、航天等高端领域的升级选择。

ZL105 / ZL105A 铝合金成分表

elemental	ZL105 含量范围（wt%）	ZL105A 含量范围（wt%）	functional role
Silicon (Si)	4.5-5.5	4.5-5.5	Main alloying elements。提供铸造流动性，与镁形成Mg₂Si强化相。
Copper (Cu)	1.0-1.5	1.0-1.5	Core Strengthening Elements。形成Al₂Cu和复杂多元强化相，显著提高室温及高温强度。
Magnesium (Mg)	0.4-0.6	0.4-0.6	Key Enhancement Elements。与硅形成Mg₂Si，与铜协同产生复合强化效应。
Iron (Fe)	≤ 0.5	≤ 0.15	最关键的杂质差异点。铁形成脆性相，降低塑性和疲劳性能。ZL105A的严格限铁是性能跃升的核心。
Manganese (Mn)	0.3-0.5	0.3-0.5（可添加）	中和铁的有害作用，改善耐热性。
Titanium (Ti)	0.1-0.2 (can be added)	0.1-0.2（通常添加）	Grain refiner.
Zinc (Zn)	≤ 0.3	≤ 0.1	Impurities.
Aluminum (Al)	tolerance (i.e. allowed error)	tolerance (i.e. allowed error)	Substrate material.

ZL105 / ZL105A 物理与力学性能参数表（典型值，T6态）

Performance indicators	ZL105-T6	ZL105A-T6	Comparative Analysis and Advantage Interpretation
intensity	2.68-2.70 g/cm³	2.68-2.70 g/cm³	相近。
Tensile strength (Rm)	280-320 MPa	330-370 MPa	ZL105A显著更高，达到高强度铸造铝水平。
Yield strength (Rp0.2)	210-250 MPa	260-300 MPa	ZL105A的屈服强度明显提升，承载能力更强。
Elongation (A)	1.5-3.0%	3.0-5.0%	ZL105A的塑性（延伸率）优势极为突出，比ZL105高出近一倍。
Brinell hardness (HB)	90-105	100-115	ZL105A硬度更高，耐磨性更好。
高温强度 (250°C)	favorable	talented	铜的添加使两者均具有良好的高温性能，ZL105A更优。
fatigue strength	favorable	talented	杂质控制使ZL105A抗疲劳性能显著提升。
Casting mobility	favorable	favorable	Similarly, the same silicon content determines comparable fluidity.
Heat treatment responsiveness	favorable	excellent	杂质少使ZL105A的强化相析出更充分、组织更均匀。

性能强化路径与技术分级

ZL105与ZL105A的核心差异在于“纯度升级”带来的性能质变：

Multiple composite reinforcement：硅、铜、镁三种元素协同作用，形成Mg₂Si、Al₂Cu以及多元复杂化合物，使合金在热处理后获得高于ZL104的强度水平，同时保持良好的铸造性能。
Purity determines performance ceilings：铁（Fe）是主要的有害杂质。ZL105A将铁含量从≤0.5%降至≤0.15%，大幅减少了脆性相的体积分数，使延伸率翻倍、疲劳性能显著提升，能够满足航空航天等高可靠性要求。
Heat Treatment as a Performance Engine：两者均需通过T5（人工时效）或T6（固溶+人工时效） 发挥最佳性能。T6处理可使强度达到峰值，但需注意淬火变形问题；T5处理则可在较小变形下获得可观强化。
The Cost vs. Performance Ladder：ZL105是“高性能性价比之选”，在成本可控的前提下提供优于ZL104的强度；ZL105A则是“航空级升级版”, paying a premium for high-end applications in exchange for greater strength, toughness and reliability.

Corresponding international grades

ZL105/ZL105A在国际上可找到性能相近的合金，但需注意成分体系的细微差异：

Chinese national standard:ZAlSi5Cu1Mg (ZL105)、ZAlSi5Cu1MgA (ZL105A) (GB/T 1173)
American Standard:: In conjunction with the A319.0 (Al-Si6Cu4) and A355.0 有相似之处，但A319铜含量更高，而ZL105的镁含量明确；最接近的是 354.0 (Al-Si9Cu2Mg) 或 355.2 (高纯版)，但成分仍有差异。
EU standard:EN AC-45400 (Al-Si8Cu3) 在铜含量上偏高；EN AC-42200 (Al-Si7Mg) No copper, different performance system.
Russian Standard:AЛ5 成分与ZL105接近。

ZL105 / ZL105A 在铸造行业的应用

based on its高强度、良好铸造性及可分级选型的特点，这对合金主要应用于以下领域：

航空航天与国防（ZL105A为主）
- Aircraft structural parts：受力接头、支座、框架、舱门导轨。
- Engine Accessories：压气机机匣、附件传动壳体、燃油泵壳体。
- Missiles and spacecraft：仪器舱支架、连接环。
汽车与动力机械（ZL105与ZL105A兼顾）
- 发动机部件：气缸盖（非高热负荷区）、进气歧管、 oil sump 、正时齿轮室。
- transmission system：变速箱壳体、离合器壳体。
- Compressor components：曲轴箱、缸体。
通用机械与重型装备
- Pump and valve housings：高压油泵、液压阀体（要求高强度和耐压）。
- transmission part：大型减速器箱体、工业齿轮箱 .
- 工程机械：液压缸端盖、连接支架。

ZL105 / ZL105A 铝合金常见问题解答

Q1：ZL105与ZL104的主要区别是什么？如何选型？

这是最常见的对比:
- ZL105:含铜（Cu 1.0-1.5%）且镁含量较高，以Al₂Cu和Mg₂Si复合强化。强度（尤其是屈服强度）更高、高温性能更好，但延伸率和耐腐蚀性略逊于ZL104。
- ZL104:不含铜，仅以Mg₂Si强化。耐腐蚀性更好、塑性略高，但强度（特别是高温强度）低于ZL105。
- selection: Required更高强度、工作温度较高或对硬度要求较高时选ZL105Yes.耐腐蚀性要求高、强度要求适中时选ZL104.

Q2：ZL105A比ZL105贵多少？性能提升是否值得？

Costs are usually higher20-30%，主要源于对原铝纯度、熔炼过程控制和检测的要求更严格。
是否值得，取决于应用：对于普通工业机械，ZL105的性能已足够，多付30%成本换取性能提升可能不经济；但对于航空航天、赛车等对可靠性、疲劳寿命有严苛要求的场合，ZL105A的性能提升是不可或缺的。

Q3：ZL105的热处理工艺参数一般是多少？

典型T6工艺（仅供参考，需根据铸件调整）：
- solid solution treatment：515-525°C × 6-12小时，Warm water (60-80°C) quenching（注意：温度过高易过烧）。
- artificial time limit: 160-180°C × 6-10 hours, air-cooled.
- 也可采用T5工艺（铸态直接人工时效），强度提升幅度稍低，但变形风险小。

Q4：ZL105和ZL105A的铸造性能如何？