Guide complet des alliages d'aluminium moulés à haute résistance ZL105 et ZL105A : système de composition, processus de traitement thermique, comparaison des performances et applications techniques
Publié le :2026-03-05 Catégorie :Le blog Vues :1693
Catalogue d'articles
- ZL105 / ZL105A Classes nationales correspondantes
- Table de composition des alliages d'aluminium ZL105 / ZL105A
- ZL105 / ZL105A Propriétés physiques et mécaniques Tableau des paramètres (valeurs typiques, état T6)
- Parcours d'amélioration des performances et notation technologique
- Notes internationales correspondantes
- ZL105 / ZL105A dans l'industrie de la fonderie
- FAQ sur les alliages d'aluminium ZL105 / ZL105A
En tant que norme nationale chinoise (GB/T 1173) dans lesAlliages de fonderie à haute résistance aluminium-silicium-cuivre-magnésiumla marque représentative de laZL105 (ZAlSi5Cu1Mg) et sa version de haute pureté ZL105A (ZAlSi5Cu1MgA) au moyen deRésistance plus élevée, bonne coulabilité et excellente réponse au traitement thermiqueet est connu pour. Cette paire d'alliages est fabriquée parLa teneur moyenne en silicium (4,5-5,51 TP3T) garantit la fluidité de la coulée, renforcée par une combinaison de cuivre (Cu) et de magnésium (Mg).Après un traitement thermique T5 ou T6, il est possible d'obtenir le niveau mécanique des alliages à haute résistance tels que le ZL201, tout en conservant une meilleure aptitude au moulage que les alliages aluminium-cuivre.Pièces moulées complexes soumises à des charges statiques élevées et à des charges dynamiques moyennesC'est le matériau idéal pour une large gamme d'applications dans les domaines de l'aviation, de l'aérospatiale, de l'automobile et des machines électriques.
ZL105 / ZL105A Classes nationales correspondantes
- Norme nationale GradeSelon la norme GB/T 1173, sa qualité est la suivante ZAlSi5Cu1Mg(correspondant à ZL105) et ZAlSi5Cu1MgA(correspond à ZL105A). Le suffixe “A” correspond à la version haute pureté.
- Code de l'industrie/entreprise: :ZL105 répondre en chantant ZL105A Il s'agit d'un code largement utilisé dans les dessins, les manuels et les normes d'entreprise de l'industrie de la fonderie.
- Caractéristiques principales: :
- ZL105Alliage tétramérique de base Al-Si-Cu-Mg avec un contrôle relativement lâche du fer impur (Fe) (≤0,5%), d'excellentes performances globales et un coût élevé.
- ZL105A: :haute puretéLes traitements thermiques sont effectués avec une limitation stricte des impuretés telles que le fer (Fe) (≤0.15%) et une optimisation des autres oligo-éléments pour donnerRésistance plus élevée, meilleure plasticité et propriétés mécaniques globales plus stablesL'utilisation de l'énergie solaire est une option de mise à niveau pour les domaines haut de gamme tels que l'aviation et l'aérospatiale.
Table de composition des alliages d'aluminium ZL105 / ZL105A
| élément d'un ensemble | ZL105 Plage de teneur (wt%) | ZL105A Plage de contenu (wt%) | rôle fonctionnel |
|---|---|---|---|
| Silicium (Si) | 4.5-5.5 | 4.5-5.5 | Principaux éléments d'alliage. Assure la fluidité de la coulée et forme une phase de renforcement Mg₂Si avec le magnésium. |
| Cuivre (Cu) | 1.0-1.5 | 1.0-1.5 | Principaux éléments de renforcement. La formation de phases Al₂Cu et de phases complexes renforcées par des polymères améliore considérablement la résistance à température ambiante et à haute température. |
| Magnésium (Mg) | 0.4-0.6 | 0.4-0.6 | Principaux éléments d'amélioration. Formation de Mg₂Si avec le silicium et effet synergique de renforcement du composite avec le cuivre. |
| Fer (Fe) | ≤ 0.5 | ≤ 0.15 | Le point le plus critique de la différence entre les impuretésLe fer est une phase fragile qui réduit les propriétés de plasticité et de fatigue. Le fer forme des phases fragiles qui réduisent la plasticité et les propriétés de fatigue. La limitation stricte du fer dans le ZL105A est au cœur du saut de performance. |
| Manganèse (Mn) | 0.3-0.5 | 0,3-0,5 (peut être ajouté) | Neutralise les effets néfastes du fer et améliore la résistance à la chaleur. |
| Titane (Ti) | 0,1-0,2 (peut être ajouté) | 0,1-0,2 (normalement ajouté) | Raffineur de céréales. |
| Zinc (Zn) | ≤ 0.3 | ≤ 0.1 | Impuretés. |
| Aluminium (Al) | la tolérance (c'est-à-dire l'erreur autorisée) | la tolérance (c'est-à-dire l'erreur autorisée) | Matériau du substrat. |
ZL105 / ZL105A Propriétés physiques et mécaniques Tableau des paramètres (valeurs typiques, état T6)
| Indicateurs de performance | ZL105-T6 | ZL105A-T6 | Analyse comparative et avantages |
|---|---|---|---|
| densité | 2,68-2,70 g/cm³ | 2,68-2,70 g/cm³ | Semblable. |
| Résistance à la traction (Rm) | 280-320 MPa | 330-370 MPa | ZL105A est nettement plus élevéIl a atteint le niveau de la fonte d'aluminium à haute résistance. |
| Limite d'élasticité (Rp0.2) | 210-250 MPa | 260-300 MPa | La limite d'élasticité du ZL105A est nettement plus élevée et la capacité de charge est plus importante. |
| Allongement (A) | 1.5-3.0% | 3.0-5.0% | La plasticité (élongation) du ZL105A est extrêmement remarquable.soit près du double de celle de ZL105. |
| Dureté Brinell (HB) | 90-105 | 100-115 | Le ZL105A a une dureté plus élevée et une meilleure résistance à l'usure. |
| Résistance à haute température (250°C) | favorable | talentueux | L'ajout de cuivre leur confère de bonnes performances à haute température, le ZL105A étant supérieur. |
| résistance à la fatigue | favorable | talentueux | Le contrôle des impuretés a entraîné une amélioration significative de la résistance à la fatigue du ZL105A. |
| Mobilité de la coulée | favorable | favorable | De même, la même teneur en silicium détermine une fluidité comparable. |
| Réactivité du traitement thermique | favorable | excellent | Moins d'impuretés entraînent une précipitation plus adéquate de la phase de renforcement et une organisation plus uniforme du ZL105A. |
Parcours d'amélioration des performances et notation technologique
La principale différence entre le ZL105 et le ZL105A est “Amélioration de la pureté”Le changement qualitatif de la performance apporté par la
- Renforcement composite multipleL'alliage Mg₂Si, Al₂Cu et les composés complexes à multiples facettes sont le résultat de l'action synergique des trois éléments que sont le silicium, le cuivre et le magnésium.Niveau de résistance plus élevé que le ZL104Les propriétés de coulée du produit sont très bonnes, tout en conservant de bonnes propriétés de coulée.
- La pureté détermine les plafonds de performanceZL105A réduit la teneur en fer de ≤0,5% à ≤0,15%, ce qui réduit considérablement la fraction volumique des phases fragiles et rend le produit plus résistant à la corrosion.Double élongation et résistance à la fatigueIl est capable de répondre à des exigences de haute fiabilité telles que celles de l'aérospatiale.
- Le traitement thermique comme moteur de performanceLes deux doivent être adoptésT5 (vieillissement artificiel) ou T6 (solution solide + vieillissement artificiel) Le traitement T6 donne une résistance maximale mais nécessite une attention particulière à la distorsion de la trempe, tandis que le traitement T5 donne un renforcement considérable avec moins de distorsion.
- L'échelle des coûts et des performances: ZL105 est “Un choix rentable et performant”Le ZL105A est un produit de type “ZL104", qui offre une résistance supérieure à celle du ZL104 à un coût raisonnable.“Amélioration de la qualité aérospatiale”En effet, pour les applications haut de gamme, il faut payer un supplément en échange d'une plus grande résistance, d'une plus grande robustesse et d'une plus grande fiabilité.
Notes internationales correspondantes
Le ZL105/ZL105A est un alliage aux propriétés similaires que l'on trouve dans le monde entier, mais il convient de noter des différences subtiles dans les systèmes de composition :
- Norme nationale chinoise: :ZAlSi5Cu1Mg (ZL105),ZAlSi5Cu1MgA (ZL105A) (GB/T 1173)
- American Standard: : En collaboration avec l'Agence européenne pour la sécurité et la santé au travail (ESA), l A319.0 (Al-Si6Cu4) et A355.0 Il existe des similitudes, mais l'A319 a une teneur en cuivre plus élevée, tandis que le ZL105 a une teneur en magnésium plus élevée. 354.0 (Al-Si9Cu2Mg) ou 355.2 (version haute pureté), mais la composition varie encore.
- Norme européenne: :EN AC-45400 (Al-Si8Cu3) est riche en cuivre ;EN AC-42200 (Al-Si7Mg) Pas de cuivre, système de performance différent.
- Norme russe: :AЛ5 La composition est proche de ZL105.
ZL105 / ZL105A dans l'industrie de la fonderie
sur la base de sonHaute résistance, bonne coulabilité et sélection graduelleEn raison de ses caractéristiques, cette paire d'alliages est principalement utilisée dans les domaines suivants :
- Aérospatiale et défense (ZL105A principalement)
- Pièces de structure d'aéronefsLes joints, les supports, les cadres et les rails de trappe sont soumis à des contraintes.
- Accessoires du moteurLes produits de cette catégorie sont les suivants : magasins de compresseurs, boîtiers d'entraînement d'accessoires, boîtiers de pompes à carburant.
- Missiles et engins spatiauxSupports d'instruments, anneaux de fixation : Supports d'instruments, anneaux de fixation.
- Machines automobiles et motrices (ZL105 et ZL105A combinées)
- Composants du moteurTête de cylindre (zone non soumise à une charge thermique élevée), collecteur d'admission, carter d'huile Chambre d'engrenage de distribution.
- système de transmission: Carter de boîte de vitesses, carter d'embrayage.
- Composants du compresseur: Vilebrequin, bloc-cylindres.
- Machines générales et équipements lourds
- Corps de pompe et de vanneLes produits de cette catégorie sont les suivants : pompes à huile à haute pression, corps de valves hydrauliques (haute résistance à la pression et à l'usure).
- pièce de transmissionLes réducteurs de grande taille, Réducteurs industriels .
- machines de construction: Embouts de vérins hydrauliques, pattes de fixation.
FAQ sur les alliages d'aluminium ZL105 / ZL105A
Q1 : Quelle est la principale différence entre ZL105 et ZL104 ? Comment choisir le type ?
- Il s'agit de la comparaison la plus courante: :
- ZL105: :Contient du cuivre (Cu 1,0-1,5%) et a une teneur élevée en magnésium., renforcé par un composite d'Al₂Cu et de Mg₂Si.Résistance plus élevée (en particulier la limite d'élasticité) et meilleures performances à haute températureL'allongement et la résistance à la corrosion du ZL104 sont légèrement inférieurs à ceux du ZL104.
- ZL104: :sans cuivre, enrichi uniquement de Mg₂Si.Meilleure résistance à la corrosion, plasticité légèrement plus élevéemais la résistance (en particulier à haute température) est inférieure à celle du ZL105.
- sélection: RequisRésistance plus élevée, températures de fonctionnement plus élevées ou exigences de dureté plus élevéessaisonnierZL105Oui.Résistance élevée à la corrosion et exigences modérées en matière de résistancesaisonnierZL104.
Q2 : Quel est le surcoût du ZL105A par rapport au ZL105 ? L'augmentation des performances en vaut-elle la peine ?
- Les coûts sont généralement plus élevés20-30%Cela s'explique principalement par les exigences plus strictes en matière de pureté de l'aluminium primaire, de contrôle et d'essai du processus de fusion.
- si cela en vaut la peineTout dépend de l'application : pour les machines industrielles générales, les performances du ZL105 sont suffisantes, et le coût supplémentaire du 30% en échange de l'amélioration des performances peut être suffisant.non économiqueMais pour l'aérospatiale, les sports mécaniques et d'autres industries qui ont une forte demande en matière deLa fiabilité et la durée de vie sont exigeantesLes gains de performance du ZL105A se traduisent par une réduction de la consommation d'énergie et une augmentation de la productivité.doit avoirLe.
Q3 : Quels sont les paramètres généraux du traitement thermique pour le ZL105 ?
- Processus T6 typique (à titre de référence uniquement, doit être ajusté en fonction de la pièce coulée) :
- traitement des solutions solides515-525°C × 6-12 heures.Durcissement dans l'eau chaude (60-80°C)(Remarque : une température trop élevée facilite la surcuisson).
- délai artificiel160-180°C × 6-10 heures, refroidi à l'air.
- Le procédé T5 (vieillissement artificiel direct à l'état coulé) peut également être utilisé, avec un gain de résistance légèrement inférieur, mais avec un risque de déformation moindre.
Q4 : Quelles sont les propriétés de moulage du ZL105 et du ZL105A ?
- favorableLa teneur en silicium est de 4,5-5,51 TP3T. Avec une teneur en silicium de 4,5-5,51 TP3T, la fluidité n'est pas aussi bonne que celle des alliages à haute teneur en silicium (par exemple ZL102), mais elle est suffisante pour faire face à la plupart des pièces coulées de complexité modérée. Par rapport au ZL104, la fluidité est légèrement inférieure, mais meilleure que celle des alliages aluminium-cuivre (par exemple ZL201). Lors de la conception de pièces à parois minces, il convient de veiller à l'optimisation du système de coulée.
Q5 : Quelles sont les performances de réparation par soudage des produits ZL105 et ZL105A ?
- modéré. En raison de la teneur en cuivre, la tendance à la fissuration à chaud est plus élevée que celle du ZL104 sans cuivre. Lors du soudage d'apport à l'arc sous argon, il est nécessaire dePréchauffage (150-200°C)Le choix d'un matériau d'apport approprié, la post-souduresoulagement du stress. Pour les pièces porteuses critiques, le soudage d'appoint doit être réduit au minimum.
Q6 : Quelle est la résistance à la corrosion du ZL105A ? Doit-il faire l'objet d'un traitement de surface ?
- modéré. En raison de la teneur en cuivre, sa résistance à la corrosion n'est pas aussi bonne que celle du ZL101A/ZL104 sans cuivre. utilisé à l'extérieur ou dans des environnements humides.Une protection efficace de la surface est nécessaireLe plus important est de bien comprendre l'environnement, par exemple l'anodisation (le film peut être grisâtre), la peinture, etc.
