Alliage d'aluminium coulé ZL111 (ZAlSi9Cu2Mg) : un équilibre parfait entre une résistance élevée et une excellente coulabilité, avec des avantages considérables en termes de performances.
Publié le :2026-03-09 Catégorie :Le blog Vues :1815
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- Tableau de composition de l'alliage d'aluminium ZL111 (basé sur les exigences typiques de la norme GB/T 1173)
- ZL111 Tableau des paramètres des propriétés physiques et mécaniques (type de métal coulé, valeurs typiques)
- Notes internationales correspondantes
- Application du ZL111 dans l'industrie de la fonderie
- 📊 Colonne étendue : Analyse comparative du ZL111 et des alliages apparentés
En tant que norme nationale chinoise (GB/T 1173) dans lesAlliages de fonderie à haute résistance aluminium-silicium-cuivre-magnésiumdes représentants typiques de laZL111 (ZAlSi9Cu2Mg) au moyen deExcellentes propriétés mécaniques globales, bonne performance de coulée et effet de renforcement multiple des compositesest connu. L'alliage est fabriqué parLe silicium (Si) pour la fluidité de la coulée, le cuivre (Cu) et le magnésium (Mg) pour le renforcement synergique.Le traitement thermique T6 permet d'obtenir un niveau de résistance élevé proche de celui des alliages aluminium-cuivre, tout en conservant une meilleure aptitude au moulage et un coût inférieur à celui des alliages aluminium-cuivre, et constitue la meilleure façon de fabriquer des alliages aluminium-cuivre.Pièces moulées importantes soumises à des charges élevées, de forme complexe et nécessitant une bonne étanchéité.C'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.
La qualité nationale du ZL111 est ZAlSi9Cu2Mg.
- Norme nationale GradeSelon la norme GB/T 1173, sa qualité est la suivanteZAlSi9Cu2Mg. Le nom reflète directement son système d'alliage de base : silicium (Si), cuivre (Cu) et magnésium (Mg).
- Code de l'industrie/entreprise: :ZL111 Il s'agit d'une désignation largement utilisée pour ce matériau dans les dessins, les manuels et les normes d'entreprise de l'industrie de la fonderie.
- Caractéristiques principales: :Teneur en silicium plus élevée (8.0-10.01 TP3T) Assure une bonne fluidité de la coulée et une bonne étanchéité à l'air ;Teneur moyenne en cuivre (1,3-1,81 TP3T) et en magnésium (0,4-0,61 TP3T) Effet de renforcement du composite ; après le traitement thermique T6, il peut devenirÉquilibre entre une résistance élevée et une bonne plasticitéC'est l'une des nuances les plus remarquables du système d'alliage Al-Si-Cu-Mg en termes de performances globales.
Tableau de composition de l'alliage d'aluminium ZL111 (basé sur les exigences typiques de la norme GB/T 1173)
| élément d'un ensemble | Gamme de contenu (wt%) | rôle fonctionnel |
|---|---|---|
| Silicium (Si) | 8.0-10.0 | Principaux éléments d'alliage. Offre une bonne fluidité de coulée, une résistance à la fissuration thermique et une bonne étanchéité à l'air. |
| Cuivre (Cu) | 1.3-1.8 | Principaux éléments de renforcement.. La formation d'une phase renforcée en Al₂Cu améliore considérablement la résistance à température ambiante et à haute température. |
| Magnésium (Mg) | 0.4-0.6 | Principaux éléments d'amélioration. Formation de Mg₂Si avec du silicium et effet synergique de renforcement du composite avec Al₂Cu. |
| Manganèse (Mn) | 0.1-0.3 | Neutralise les effets néfastes du fer et améliore la résistance à la chaleur. |
| Titane (Ti) | 0,1-0,2 (peut être ajouté) | Raffineur de céréales. |
| Fer (Fe) | ≤ 0.4 | Éléments d'impureté. Un contrôle strict est nécessaire pour garantir les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion. |
| Zinc (Zn) | ≤ 0.3 | Impuretés. |
| Aluminium (Al) | la tolérance (c'est-à-dire l'erreur autorisée) | Matériau du substrat. |
ZL111 Tableau des paramètres des propriétés physiques et mécaniques (type de métal coulé, valeurs typiques)
| Indicateurs de performance | Cast (F) | État de vieillissement du T5 | T6 solution solide + état de vieillissement | Positionnement et interprétation des performances |
|---|---|---|---|---|
| densité | 2,68-2,71 g/cm³ | -- | -- | Semblable à ZL104. |
| Résistance à la traction (Rm) | 200-240 MPa | 260-300 MPa | 300-350 MPa | Excellente résistance à l'état T6Il a atteint le niveau de la fonte d'aluminium à haute résistance. |
| Limite d'élasticité (Rp0.2) | 120-150 MPa | 200-230 MPa | 240-280 MPa | La limite d'élasticité est considérablement augmentée après le traitement thermique, et la capacité de charge est élevée. |
| Allongement (A) | 2.0-4.0% | 2.0-3.0% | 2.0-4.0% | Mettre en avant les avantagesLa plasticité est maintenue à des niveaux de résistance élevés. |
| Dureté Brinell (HB) | 70-80 | 90-105 | 100-120 | Dureté élevée et bonne résistance à l'usure après T6. |
| Résistance à haute température (200°C) | habituel | favorable | talentueux | Le composite cuivre-magnésium lui permet de conserver de bonnes performances à haute température. |
| Mobilité de la coulée | talentueux | -- | -- | La teneur élevée en silicium garantit une excellente capacité de remplissage des moules. |
| étanche | talentueux | talentueux | talentueux | Convient aux pièces moulées sous pression. |
| résistance à la corrosion | modéré | modéré | modéré | La teneur en cuivre les rend moins résistants à la corrosion que les alliages sans cuivre. |
Voies d'amélioration des performances et avantages technologiques
Les performances du ZL111 proviennent de ses “La haute teneur en silicium garantit la coulabilité + renforcement composite cuivre-magnésium”Conception optimisée :
- Sélection optimisée de la teneur en siliciumLa teneur en silicium du 8-10% se situe dans l'intervalle sub-eutectique-eutectique, ce qui garantit à la fois la qualité de l'eau et la qualité de l'air.Excellente fluidité de coulée(meilleure que ZL105, ZL107), et éviter le problème de l'usure primaire du silicium dans les alliages per-eutectiques.
- Renforcement composite cuivre-magnésiumLe rapport entre le cuivre (1.3-1.8%) et le magnésium (0.4-0.6%) est optimisé pour obtenir, après le traitement thermique T6, un matériau de qualité supérieure.Phases à double renforcement Al₂Cu et Mg₂SiL'effet synergique a entraîné une augmentation significative de la résistance et une distribution uniforme des phases de renforcement.
- Bon équilibre de la robustessePar rapport au ZL105, le ZL111 a une teneur en silicium plus élevée et une meilleure coulabilité ; par rapport au ZL107, il a une teneur en cuivre modérée et une élongation plus élevée ; et par rapport au ZL104, il a une résistance nettement plus élevée.Un bon équilibre entre la résistance, la plasticité et la coulabilité..
- Contrôle strict des impuretésLa teneur en fer ≤ 0,4% garantit la stabilité et l'homogénéité des propriétés mécaniques.
Notes internationales correspondantes
Le ZL111 a plusieurs équivalents internationaux proches :
- Norme nationale chinoise: :ZAlSi9Cu2Mg (GB/T 1173)
- American Standard: : En collaboration avec l'Agence européenne pour la sécurité et la santé au travail (ESA), l 354.0 (Al-Si9Cu2Mg) est hautement compatible avec la composition et est le pendant international de ZL111.
- Norme européenne: :EN AC-42200 (Al-Si7Mg) Sans cuivre ;EN AC-45400 (Al-Si8Cu3) a une teneur en cuivre légèrement plus élevée ; l'alliage personnalisé Al-Si9Cu2Mg de certaines marques spécifiques en est l'approximation la plus proche.
- Norme japonaise: :AC4B Les versions plus haut de gamme s'en rapprochent.
- norme internationale: :AlSi9Cu2Mg (ISO 3522).
Application du ZL111 dans l'industrie de la fonderie
sur la base de sonHaute résistance, bonne coulabilité, excellent équilibre entre étanchéité et ténacité.En raison de ses caractéristiques, le ZL111 est principalement utilisé dans les domaines suivants :
- Aviation et aérospatiale (applications haut de gamme)
- Pièces de structure d'aéronefsLes éléments d'assemblage sont les suivants : les contreventements, les joints, les cadres, les rails d'écoutille.
- Accessoires du moteurLes accessoires : magasin d'accessoires, corps de pompe, corps de vanne.
- Composants de missilesLes éléments structurels de la baie d'instruments : supports de gouvernail, éléments structurels de la baie d'instruments.
- Automobile et machines motrices (applications principales)
- Composants du moteurLes pièces de rechange : culasse, tube d'admission, carter d'huile, carter de distribution, supports de moteur.
- système de transmission: Carter de transmission, carter d'embrayage, carter de distribution.
- Composants du compresseurLes coques des compresseurs, les coques intermédiaires.
- Systèmes hydrauliques et pneumatiques
- Corps de vanne haute pression: Valves hydrauliques, valves proportionnelles, boîtiers de servovalves.
- corps de pompePompes à engrenages, corps de pompes à piston.
- Embouts de cylindreLes composants des cylindres qui requièrent étanchéité et résistance.
- Machines générales et de construction
- Boîtiers de réducteurs, boîtes de vitesses industrielles, embouts de vérins hydrauliques.
Alliage d'aluminium ZL111 Questions fréquemment posées
Q1 : Quelle est la principale différence entre ZL111 et ZL105, ZL107, ZL104 ? Comment choisir le type ?
- Il s'agit de la comparaison la plus courante dans la fonte d'aluminium à haute résistance.: :
- ZL111 (Al-Si9Cu2Mg): :Haute teneur en silicium (9%), cuivre moyen (1,3-1,8%), contenant du magnésium.Excellente coulabilité, haute résistance, bonne élongationest l'acteur le plus équilibré en termes de performances globales.
- ZL105 (Al-Si5Cu1Mg): :Faible teneur en silicium (5%), teneur moyenne en cuivre (1,0-1,5%), contenant du magnésium.Haute résistance et performance à haute températuremais un peu moins coulable.
- ZL107 (Al-Si7Cu4): :Silicium moyen (7%), cuivre élevé (3,5-4,5%).Résistance et dureté élevéesmais avec un faible allongement et une coulabilité moyenne.
- ZL104 (Al-Si9Mg): :Haute teneur en silicium (9%), sans cuivre, contenant du magnésium.Excellente coulabilité et bonne résistance à la corrosionmais d'intensité moyenne.
- sélection: RequisMeilleure performance globale (résistance + coulabilité + ténacité) 选ZL111(a) La nécessité deRésistance la plus élevée et coulabilité légèrement moins acceptable选ZL107(a) La nécessité dePerformances à haute température avec de faibles exigences en matière de coulabilité选ZL105(a) La nécessité deBonne coulabilité et résistance à la corrosion, exigences de résistance moyennes选ZL104.
Q2 : Quels sont les paramètres généraux du processus de traitement thermique pour le ZL111 ?
- 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).
- délai artificiel160-180°C × 6-10 heures, refroidi à l'air.
- prendre noteLa température de la solution solide doit être contrôlée avec précision pour éviter une cuisson excessive ; le taux de transfert de la trempe doit être rapide pour garantir l'effet de la solution solide.
Q3 : Quelles sont les performances de coulée du ZL111 ? Comment se compare-t-elle à celle du ZL104 ?
- Excellent, proche de ZL104La teneur en silicium du ZL111 (8-10%) est similaire à celle du ZL104 (8,5-10,5%), de sorte que la fluidité, la résistance à la fissuration thermique et l'étanchéité à l'air sont toutes d'un niveau supérieur. En production réelle, les paramètres du processus de coulée du ZL111 peuvent être fondamentalement communs avec ceux du ZL104.L'une des meilleures qualités de fonte d'aluminium à haute résistance.
Q4 : Pourquoi l'élongation de ZL111 est-elle maintenue à un niveau élevé ?
- Il y a trois raisons à cela :
- Teneur modérée en cuivreLa teneur en cuivre de 1,3-1,81 TP3T permet un renforcement suffisant tout en évitant la fragilité commune aux alliages à haute teneur en cuivre tels que le ZL107.
- Optimisation de la morphologie du siliciumL'organisation du silicium eutectique/sub-eutectique peut être affinée par des traitements de densification afin de réduire les coupes dans la matrice.
- Contrôle strict des impuretésLa teneur en fer ≤ 0,4% est nécessaire pour réduire la formation de phases fragiles en forme d'aiguille.
Il s'agit doncUn bon exemple de l'équilibre entre résistance et ténacité dans la fonte d'aluminium à haute résistance..
Q5 : Quelles sont les performances du ZL111 en matière de réparation par soudage ?
- Classe moyenne supérieure. La teneur en cuivre est modérée, et la tendance à souder des fissures à chaud est inférieure à celle des alliages à forte teneur en cuivre tels que le ZL107. Lors du soudage d'apport à l'arc sous argon, il est recommandé dePréchauffage (100-150°C)Le fil utilisé est homogène ou légèrement supérieur à la performance du matériau de base.soulagement du stressPour les pièces porteuses importantes, l'inspection aux rayons X est nécessaire pour confirmer la qualité après le soudage. Pour les pièces porteuses importantes, une inspection aux rayons X est nécessaire pour confirmer la qualité après le soudage.
Q6 : Quelle est la relation entre ZL111 et A354.0 ? Sont-ils interchangeables ?
- La composition et les propriétés du ZL111 sont très similaires à celles de l'A354.0 (version haute pureté de l'US 354.0).La gamme de composition de l'A354.0 (Si 8.5-9.5%, Cu 1.5-2.0%, Mg 0.5-0.7%) est pratiquement la même que celle du ZL111, qui peut être considéré comme le grade correspondant dans les normes de la Chine et des États-Unis. Dans la pratique, les deux matériaux sont souvent considérés comme interchangeables. Toutefois, il convient de noter que la norme A354.0 peut avoir des exigences plus strictes en matière d'impuretés et une meilleure cohérence des performances.
📊 Colonne étendue : Analyse comparative du ZL111 et des alliages apparentés
| dimension de comparaison | ZL111 (AlSi9Cu2Mg) | ZL104 (AlSi9Mg) | ZL105 (AlSi5Cu1Mg) | ZL107 (AlSi7Cu4) | A354.0 (AFSL) |
|---|---|---|---|---|---|
| Silicium (Si)% | 8.0-10.0 | 8.5-10.5 | 4.5-5.5 | 6.5-7.5 | 8.5-9.5 |
| Cuivre (Cu)% | 1.3-1.8 | ≤0.1 | 1.0-1.5 | 3.5-4.5 | 1.5-2.0 |
| Magnésium (Mg)% | 0.4-0.6 | 0.17-0.35 | 0.4-0.6 | ≤0.3 | 0.5-0.7 |
| Résistance à la traction (T6) | 300-350 MPa | 240-270 MPa | 280-320 MPa | 290-330 MPa | 320-360 MPa |
| Limite d'élasticité (T6) | 240-280 MPa | 180-210 MPa | 210-250 MPa | 220-260 MPa | 260-300 MPa |
| Allongement (T6) | 2.0-4.0% | 1.5-3.0% | 1.5-3.0% | 1.5-2.5% | 3.0-5.0% |
| Mobilité de la coulée | talentueux | talentueux | favorable | favorable | talentueux |
| Note de performance globale | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | ★★★★ | ★★★★★ |
| Coûts typiques | modéré | 低 | modéré | modéré | Moyennement élevé |
Guide de sélection rapide :
- Choisissez ZL111.Le cas échéant : Quand le besoin s'en fait sentirHaute résistance combinée à une bonne coulabilité et à une bonne ténacitéQuand c'est le cas“.“polyvalent”Joueurs.
- Sélectionner ZL104La fonte et la résistance à la corrosion sont préférables lorsque la résistance moyenne est requise.
- Sélectionner ZL105Les produits de cette catégorie sont : la résistance et la performance à haute température sont préférables, acceptables lorsque la coulabilité est légèrement médiocre.
- Sélectionnez ZL107.La résistance la plus élevée est préférée lorsque la ténacité et la coulabilité sont acceptables.
- Option A354.0Les projets internationaux ou lorsqu'un niveau plus élevé de cohérence des performances est exigé.
