Guía completa de la aleación de aluminio de fundición de alta resistencia R14-T6: composiciones exigentes, tratamiento térmico de precisión y aplicaciones aeroespaciales.
Fecha:2026-01-31 Categorías:Blog Vistas:285
Como investigación y desarrollo propios de China en un período específico de la historia, que había sido ampliamente utilizado en la defensa nacional y equipos de gama alta. Aleación de aluminio de fundición de alta resistencia serie ZL201representantes típicos de laR14 Es una especie deMuy alta resistencia a temperatura ambiente, excelente resistencia al calor y buena soldabilidaddestacado Aluminio-cobre-manganeso (Al-Cu-Mn) Aleación. La aleación se hace pasar por elRefuerzo compuesto múltipleSus propiedades mecánicas tras la fundición y el tratamiento térmico, especialmente la resistencia a la tracción, se encontraban desde hacía tiempo en el nivel superior de las aleaciones de aluminio de fundición nacionales, concretamente para la fabricación dePiezas fundidas de alta calidad con cargas elevadas, altas temperaturas de trabajo y estructuras complejasY el diseño.
Normas y calificaciones para R14
- Antiguos códigos nacionales/industriales:R14 Se trata de un código de marca originado a partir de la norma interna o la norma de la primera empresa del sistema de la industria aeronáutica de China, con características distintivas de la época y la industria.
- Grado de la norma nacional correspondientesu composición y propiedades se acercan más a las normas nacionales ZL201A (ZAlCu5MnA).
- Grado SignificadoR“ puede significar ”intensidad del calor“ o un número específico, y ”14“ es un número de serie. Significa Al-Cu-Mn-Ti Una fórmula clásica para las aleaciones del sistema.
- Características principales:Sin silicio (Si) o con un contenido muy bajoEl principal elemento reforzante es el cobre (Cu), y se añaden manganeso (Mn) y titanio (Ti) para mejorar la organización y la resistencia al calor.Debe someterse a un tratamiento térmico riguroso (T5/T6) para lograr un rendimiento superior.
R14 (ZL201A) Tabla de composición de la aleación de aluminio (gama típica)
| elemento de un conjunto | Gama de contenidos (wt%) | papel funcional |
|---|---|---|
| Cobre (Cu) | 4.8-5.3 | Elementos básicos de refuerzo. La formación de la fase θ' (Al₂Cu) reforzada proporciona una resistencia muy elevada a temperatura ambiente y a altas temperaturas. |
| Manganeso (Mn) | 0.6-1.0 | Elementos clave resistentes al calor y endurecedores. La formación de fases resistentes al calor como la T (Al₂₀Cu₂Mn₃) mejora las propiedades a alta temperatura y afina los granos. |
| Titanio (Ti) | 0.15-0.35 | Fuerte refinador de grano. Formación de Al₃Ti con aluminio, que actúa como núcleo de nucleación heterogéneo y afina significativamente la organización en bruto. |
| Cadmio (Cd) 或 Boro (B) | Trazas (por ejemplo, Cd: 0,15-0,25) | Elementos de modificación de los límites de los cristales. Promueve la precipitación uniforme de la fase θ', mejora el efecto de refuerzo del tratamiento térmico y la resistencia al sobreenvejecimiento. |
| Hierro (Fe) | ≤ 0.15 | Impurezas estrictamente controladas. El contenido es extremadamente bajo para evitar la formación de fases frágiles nocivas ricas en hierro. |
| Silicio (Si) | ≤ 0.10 | Impurezas estrictamente controladasEl muy bajo contenido es fundamental para su diferenciación de las aleaciones Al-Si. El muy bajo contenido es fundamental para su diferenciación de las aleaciones Al-Si, garantizando una buena soldabilidad a expensas de la fluidez de la colada. |
| Aluminio (Al) | tolerancia (es decir, error permitido) | Material del sustrato. |
R14 (ZL201A) Tabla de parámetros de propiedades físicas y mecánicas (fundición en arena, valores típicos para los estados T5/T6)
| Indicadores de resultados | Rango numérico (estado T5/T6) | Posicionamiento y comparación de resultados |
|---|---|---|
| densidad | Aprox. 2,78 g/cm³ | Superior a las aleaciones Al-Si. |
| Resistencia a la tracción a temperatura ambiente (Rm) | 400-480 MPa | nivel superior. Significativamente superior a todas las aleaciones de fundición convencionales del sistema Al-Si (por ejemplo, ZL101A unos 310 MPa). |
| Límite elástico (Rp0,2) | 280-350 MPa | De nuevo, en el nivel superior. |
| Alargamiento (A) | 4.0-8.0% | Destacar las ventajas. Mantiene una buena plasticidad a resistencias ultra-altas, muy superior a las aleaciones Al-Si de alta resistencia (típicamente <2%). |
| Dureza Brinell (HB) | 100-120 | Gran dureza. |
| Resistencia a altas temperaturas (200°C) | talento | Puntos fuertes. La retención de la resistencia en el rango de 150-250°C es muy superior a la de las aleaciones del sistema Al-Si-Cu. |
| Soldabilidad | favorable | Puntos fuertes. El bajo contenido en silicio hace que sea menos propenso a la fisuración de la soldadura y permite la reparación con relleno. |
| Movilidad de fundición | mediocre | Principales inconvenientes. Amplio intervalo de solidificación, alta tendencia al agrietamiento térmico, necesidad de utilizar un proceso de fundición y un diseño de tubo ascendente complejos. |
Vías de mejora del rendimiento y claves tecnológicas
Las prestaciones del R14 son el resultado de la combinación de su “dura composición” y su “preciso tratamiento térmico”:
- Pureza y precisión de los ingredientesPara los elementos de impureza Hierro (Fe) y silicio (Si) La tolerancia es extremadamente baja y debe utilizarse aluminio primario de gran pureza y aleaciones intermedias. Oligoelementos Cadmio (Cd) o boro (B) La adición de la “salsa secreta” es una de las "recetas secretas" para su máxima potencia.
- Regímenes de tratamiento térmico rigurosos (T5/T6)El tratamiento térmico es su alma y suele incluir:
- Tratamiento graduado de soluciones sólidas: por ejemplo, manteniéndola a una temperatura más baja (por ejemplo, 540°C) y aumentándola después a una temperatura más alta (por ejemplo, 550°C) para disolver completamente la fase de Al₂Cu y evitar la sobrecocción.
- Temple en agua fríaSensible a la velocidad de enfriamiento y requiere un enfriamiento rápido para obtener una solución sólida sobresaturada.
- límite de tiempo artificialEnvejecimiento prolongado a 175-185°C (por ejemplo, 6-10 horas) para obtener el refuerzo de precipitación deseado.
- Proceso de fundición avanzadoes casi obligatorio utilizar Fundición a la cera perdida o de alta calidad fundición en arenaPara hacer frente a sus malas propiedades de fundición, se controla la secuencia de solidificación junto con medidas como el hierro frío y el enfriamiento agresivo.
Grados internacionales correspondientes
Como aleación clásica de fundición de alta resistencia del sistema Al-Cu-Mn, existen materiales de posición similar en el mercado internacional:
- Norma nacional china:ZL201A (GB/T 1173)
- American Standard:A201.0 (ASTM) son muy similares en cuanto a orientación y composición de las prestaciones.
- Estándar ruso:AAЛ9 (Similar a ZL205A, mayor resistencia, mismo sistema)
- Norma de la UE: No tiene contrapartida directa, pero forma parte delAleaciones de aluminio-cobre de fundición de la serie 200.
R14 (ZL201A) en la industria de la fundición
Su aplicación se centra principalmente en el uso deRequisitos de rendimiento extremos, relativamente insensibles al costeLa parte alta del campo:
- Aeroespacial y defensa (aplicaciones básicas tradicionales)
- Piezas estructurales de aeronaveshangares de aviones, alas de misiles, armazones de fuselajes de vehículos aéreos no tripulados, uniones complejas de helicópteros.
- Accesorios del motor: Cargadores de compresor, soportes de motor, soportes de alta resistencia.
- Vehículos militares: Carcasas para órganos de transmisión de tanques, vehículos blindados, soportes de visores.
- Equipamiento civil de alta gama
- Carreras de alto rendimientoSuspensiones, muñones de dirección, caja de cambios.
- Instrumentos de precisión y robots: Articulaciones de brazos robóticos muy rígidas y ligeras, carcasas de sensores de alta carga.
- Industria del moldeMoldes de soplado, moldes de vidrio (para aprovechar su alta resistencia térmica).
- Piezas especiales
- Piezas de fundición grandes y complejas que requieren reparación por soldadura.
- Temperatura de funcionamiento a150-250°Cy requieren componentes de alta resistencia.
R14 (ZL201A) Aleación de aluminio Preguntas más frecuentes
P1: ¿Cuáles son los principales pros y contras de la R14?
- mayor fortaleza:Pico de propiedades mecánicas combinadas-Se consigue simultáneamente en aleaciones de aluminio fundidoMáxima resistencia, buena plasticidad y excelentes propiedades a altas temperaturasysoldabilidad.
- mayor inconveniente:Mano de obra de fundición extremadamente pobre(Poca fluidez, gran tendencia al agrietamiento térmico),Costes de producción extremadamente elevados(materias primas y procesos exigentes),Resistencia general a la corrosión(Contiene mucho cobre).
P2: ¿Se puede fundir a presión R14?
- Casi imposible e inadecuado. Su fluidez extremadamente pobre, amplio rango de temperatura de solidificación y alta sensibilidad al agrietamiento térmico, completamente inadecuado para el llenado rápido de fundición a alta presión, las características del proceso de enfriamiento rápido. Está especialmente diseñado para Fundición en arena, fundición a la cera perdida Diseñado para procesos que permiten un control fino del proceso de solidificación.
P3: ¿Cuál es la resistencia a la corrosión del R14? ¿Necesita tratamiento superficial?
- Poca resistencia a la corrosión. El alto contenido de cobre las hace mucho menos resistentes a la corrosión que las aleaciones Al-Si y Al-Mg para ambientes atmosféricos y marinos en general.
- Debe tratarse la superficie. Esto suele hacerse medianteAnodizado duro或librea (en avión o vehículo de empresa)Protección. Su buena resistencia de sustrato también proporciona soporte para tratamientos de capa gruesa.
P4: ¿Cuál es la diferencia fundamental entre R14 y las aleaciones comunes de Al-Si como ZL101A y ZL104?
- Se trata de dos sistemas de aleación completamente diferentes.:
- R14 (sistema Al-Cu-Mn)La búsquedaPropiedades mecánicas finales(matemáticas) géneroMala colabilidad y coste elevadocomo la fundición de aleaciones en “acero especial”。
- ZL101A/104 (sistema Al-Si-Mg)La búsquedaBuen equilibrio entre rendimiento general y procesabilidad(matemáticas) géneroBuena colabilidad y bajo costeLo es“.“Plásticos de ingeniería general”。
- La elección se hizo sólo cuando la aleación Al-SiLa fuerza es absolutamente insatisfactoriaLas aleaciones de Al-Cu, como la R14, sólo se tienen en cuenta cuando la estructura debe fundirse en una sola pieza.
P5: ¿Está obsoleta la norma R14 en la fabricación moderna?
- No obsoleta, pero muy especializada en escenarios de aplicación. Con el desarrollo de las aleaciones Al-Si de alto rendimiento (por ejemplo, ZL114A), los compuestos de matriz de aluminio y el mecanizado CNC (corte a partir de tochos forjados), hay más opciones para muchas aplicaciones en las que antes era necesario el R14. Sin embargo, enRequisitos de resistencia específica final (resistencia/densidad), estructuras complejas con moldeado de una sola pieza y altas temperaturas de funcionamiento.(utilizado como expresión nominal)Componentes críticos aeroespaciales y de defensaPor otra parte, el R14 y sus grados mejorados (por ejemplo, ZL205A) siguen teniendo un valor insustituible.
