Un guide complet sur l'alliage d'aluminium coulé à haute résistance R14-T6 : compositions exigeantes, traitement thermique de précision et applications aérospatiales
Temps de publication:2026-01-31 Trier par:Le blog Nombre de vues:290
En tant que recherche et développement propre à la Chine à une période spécifique de l'histoire, qui a été largement utilisée dans la défense nationale et l'équipement haut de gamme. ZL201 Series High Strength Casting Aluminium Alloy (alliage d'aluminium coulé à haute résistance)des représentants typiques de laR14 C'est une sorte deTrès haute résistance à température ambiante, excellente résistance à la chaleur et bonne soudabilitéimportant Aluminium-cuivre-manganèse (Al-Cu-Mn) L'alliage. L'alliage est passé à travers leRenforcement composite multipleSes propriétés mécaniques après moulage et traitement thermique, en particulier sa résistance à la traction, se situent depuis longtemps au plus haut niveau des alliages d'aluminium coulés sur le marché national, en particulier pour la fabrication des produits suivantsPièces moulées de haute qualité soumises à des charges élevées, à des températures de travail élevées et à des structures complexesEt le design.
Normes et grades pour le R14
- Anciens codes nationaux/industriels: :R14 Il s'agit d'un code de marque issu de la norme interne ou de la première norme d'entreprise du système de l'industrie aéronautique chinoise, avec des caractéristiques propres à l'époque et à l'industrie.
- Grade correspondant à la norme nationale: sa composition et ses propriétés sont les plus proches des normes nationales ZL201A (ZAlCu5MnA).
- Signification du gradeLe “R” peut signifier “intensité de la chaleur” ou un numéro spécifique, et le “14” est un numéro de série. Il s'agit de Al-Cu-Mn-Ti Une formule classique pour les alliages de systèmes.
- Caractéristiques principales: :Sans silicium (Si) ou à très faible teneur en siliciumLe principal élément de renforcement est le cuivre (Cu), et le manganèse (Mn) et le titane (Ti) sont ajoutés pour améliorer l'organisation et la résistance à la chaleur.Doit être soumis à un traitement thermique rigoureux (T5/T6) pour obtenir des performances supérieures..
Table de composition de l'alliage d'aluminium R14 (ZL201A) (gamme typique)
| élément d'un ensemble | Gamme de contenu (wt%) | rôle fonctionnel |
|---|---|---|
| Cuivre (Cu) | 4.8-5.3 | Principaux éléments de renforcement. La formation d'une phase renforcée θ' (Al₂Cu) offre une résistance très élevée à température ambiante et à haute température. |
| Manganèse (Mn) | 0.6-1.0 | Principaux éléments de résistance à la chaleur et de renforcement. La formation de phases résistantes à la chaleur telles que T (Al₂₀Cu₂Mn₃) améliore les propriétés à haute température et affine les grains. |
| Titane (Ti) | 0.15-0.35 | Raffineur de grains puissant. Formation d'Al₃Ti avec l'aluminium, qui agit comme un noyau de nucléation hétérogène et affine considérablement l'organisation de la coulée. |
| Cadmium (Cd) 或 Bore (B) | Trace (par exemple Cd : 0,15-0,25) | Éléments de modification de la frontière cristalline. Favorise la précipitation uniforme de la phase θ', améliore l'effet de renforcement du traitement thermique et la résistance au vieillissement excessif. |
| Fer (Fe) | ≤ 0.15 | Impuretés étroitement contrôlées. La teneur est extrêmement faible pour éviter la formation de phases fragiles et nocives riches en fer. |
| Silicium (Si) | ≤ 0.10 | Impuretés étroitement contrôléesLa très faible teneur est fondamentale pour les différencier des alliages d'Al-Si. La très faible teneur est fondamentale pour les différencier des alliages Al-Si, assurant une bonne soudabilité au détriment de la fluidité de la coulée. |
| Aluminium (Al) | la tolérance (c'est-à-dire l'erreur autorisée) | Matériau du substrat. |
R14 (ZL201A) Tableau des paramètres des propriétés physiques et mécaniques (moulage au sable, valeurs typiques pour les états T5/T6)
| Indicateurs de performance | Plage numérique (état T5/T6) | Positionnement et comparaison des performances |
|---|---|---|
| densité | Environ 2,78 g/cm³ | Plus élevé que les alliages Al-Si. |
| Résistance à la traction à température ambiante (Rm) | 400-480 MPa | niveau supérieur. Nettement plus élevé que tous les alliages de coulée conventionnels du système Al-Si (par exemple ZL101A environ 310 MPa). |
| Limite d'élasticité (Rp0.2) | 280-350 MPa | Là encore, au niveau le plus élevé. |
| Allongement (A) | 4.0-8.0% | Mettre en avant les avantages. Maintient une bonne plasticité à des résistances très élevées, bien supérieure à celle des alliages Al-Si à haute résistance (typiquement <2%). |
| Dureté Brinell (HB) | 100-120 | Dureté élevée. |
| Résistance aux températures élevées (200°C) | talentueux | Points forts. La conservation de la résistance dans la plage de 150-250°C est beaucoup plus élevée que celle des alliages du système Al-Si-Cu. |
| Soudabilité | favorable | Points forts. Sa faible teneur en silicium le rend moins sujet à la fissuration des soudures et permet une réparation par remplissage. |
| Mobilité de la coulée | médiocre | Principaux inconvénients. Large plage de solidification, forte tendance à la fissuration thermique, nécessité d'utiliser un processus de coulée et une conception de colonne montante complexes. |
Voies d'amélioration des performances et clés technologiques
Les performances du R14 résultent de la combinaison d'une “composition sévère” et d'un “traitement thermique précis” :
- Pureté et précision des ingrédientsPour les éléments d'impureté Fer (Fe) et silicium (Si) est extrêmement faible et il faut utiliser de l'aluminium primaire de grande pureté et des alliages intermédiaires. Traces d'éléments Cadmium (Cd) ou bore (B) L'ajout de la “sauce secrète” est l'une des "recettes secrètes" de sa puissance maximale.
- Régimes de traitement thermique sévères (T5/T6)Le traitement thermique est l'élément vital de l'entreprise et comprend généralement les éléments suivants :
- Traitement par solution solide graduéeLa cuisson peut se faire à une température plus basse (par exemple 540°C) puis à une température plus élevée (par exemple 550°C) afin de dissoudre complètement la phase Al₂Cu et d'éviter une cuisson excessive.
- Trempe à l'eau froideLa température de l'eau est très élevée : elle est sensible à la vitesse de refroidissement et nécessite un refroidissement rapide pour obtenir une solution solide sursaturée.
- délai artificielLe vieillissement prolongé à 175-185°C (par exemple 6-10 heures) pour obtenir le renforcement de la précipitation désiré.
- Processus de coulée avancé: il est presque obligatoire d'utiliser Coulée en cire perdue ou de haute qualité moulage en sablePour faire face à ses mauvaises propriétés de coulée, la séquence de solidification est contrôlée en conjonction avec des mesures telles que le fer froid et le refroidissement agressif.
Notes internationales correspondantes
En tant qu'alliage classique de coulée à haute résistance du système Al-Cu-Mn, des matériaux de position similaire sont disponibles au niveau international :
- Norme nationale chinoise: :ZL201A (GB/T 1173)
- American Standard: :A201.0 (ASTM) sont très similaires en termes d'orientation des performances et de composition.
- Norme russe: :AAЛ9 (Similaire au ZL205A, plus résistant, même système)
- Norme européenneLes services de la Commission européenne : Pas de contrepartie directe, mais une partie de l'action de la Commission européenne.Alliages d'aluminium-cuivre coulés de la série 200.
R14 (ZL201A) dans l'industrie de la fonderie
Son application est principalement axée sur l'utilisation deExigences extrêmes en matière de performances, relativement peu sensibles au coûtLe haut de gamme :
- Aérospatiale et défense (applications traditionnelles)
- Pièces de structure d'aéronefsLes produits de cette catégorie sont les suivants : hangars d'avions, ailes de missiles, cadres de fuselage de drones, articulations complexes d'hélicoptères.
- Accessoires du moteurLes accessoires : magasins de compresseurs, supports de moteur, étriers à haute résistance.
- Véhicules militaires: Boîtiers pour pièces de transmission de chars, de véhicules blindés, d'affûts de téléspectateurs.
- Équipement civil haut de gamme
- Courses de haute performanceLes pièces de rechange sont : les supports de suspension, les rotules de direction, le carter de la boîte de vitesses.
- Instruments et robots de précisionLes produits de cette catégorie sont les suivants : articulations de bras robotiques très rigides et légères, boîtiers de capteurs soumis à des charges élevées.
- Industrie du mouleMoules : Moules de soufflage, moules en verre (pour profiter de leur grande résistance thermique).
- Pièces répondant à des exigences particulières
- Pièces moulées complexes et de grande taille nécessitant des réparations par soudage.
- Température de fonctionnement à150-250°Centre les deux et nécessitent des composants très résistants.
Alliage d'aluminium R14 (ZL201A) Questions fréquemment posées
Q1 : Quels sont les principaux avantages et inconvénients du R14 ?
- la plus grande force: :Pic des propriétés mécaniques combinées-Réalisé simultanément dans les alliages d'aluminium mouléTrès grande résistance, bonne plasticité et excellentes propriétés à haute températureetsoudable.
- principal inconvénient: :Très mauvais travail de fonderie(mauvaise fluidité, forte tendance à la fissuration thermique),Coûts de production extrêmement élevés(matières premières et procédés exigeants),Résistance générale à la corrosion(Contient beaucoup de cuivre).
Q2 : R14 peut-il être moulé sous pression ?
- Presque impossible et inadapté. Sa fluidité extrêmement faible, sa large gamme de températures de solidification et sa grande sensibilité à la fissuration thermique ne conviennent absolument pas aux caractéristiques du processus de remplissage rapide et de refroidissement rapide du moulage sous pression. Il est spécialement conçu pour Moulage en sable, moulage à la cire perdue Conçu pour les procédés qui permettent un contrôle fin du processus de solidification.
Q3 : Quelle est la résistance à la corrosion du R14 ? A-t-il besoin d'un traitement de surface ?
- Mauvaise résistance à la corrosion. La teneur élevée en cuivre les rend beaucoup moins résistants à la corrosion que les alliages Al-Si et Al-Mg pour les environnements atmosphériques et marins généraux.
- Doit être traité en surface. Pour ce faire, il faut généralementAnodisé dur或livrée (à bord d'une compagnie aérienne ou d'un véhicule d'entreprise)Protection. La bonne résistance du substrat permet également de traiter des couches épaisses.
Q4 : Quelle est la différence fondamentale entre le R14 et les alliages Al-Si courants tels que ZL101A et ZL104 ?
- Il s'agit de deux systèmes d'alliage complètement différents.: :
- R14 (système Al-Cu-Mn)L'enquête : La quêtePropriétés mécaniques ultimes(math.) genreMauvaise coulabilité et coût élevécomme la coulée d'alliages en “acier spécial”。
- ZL101A/104 (système Al-Si-Mg)L'enquête : La quêteBon équilibre entre les performances globales et l'aptitude à la transformation(math.) genreBonne coulabilité et faible coûtOui.“Plastiques d'ingénierie générale”。
- Le choix n'a été fait que lorsque l'alliage Al-SiLa résistance est absolument insatisfaisanteLes alliages Al-Cu tels que le R14 ne sont envisagés que lorsque la structure doit être coulée en une seule pièce.
Q5 : Le R14 est-il obsolète dans la fabrication moderne ?
- Pas obsolète, mais très spécialisé dans les scénarios d'application. Avec le développement d'alliages Al-Si haute performance (par exemple ZL114A), de composites à matrice d'aluminium et de l'usinage CNC (découpe à partir de billettes forgées), il existe davantage d'options pour de nombreuses applications où le R14 était auparavant nécessaire. Cependant, enExigences en matière de résistance spécifique ultime (résistance/densité), structures complexes avec moulage en une seule pièce et températures de fonctionnement élevées.的Composants critiques pour l'aérospatiale et la défenseEn revanche, le R14 et ses qualités améliorées (par exemple ZL205A) ont toujours une valeur irremplaçable.
