R14-T6高強度鋳造アルミ合金の包括的ガイド：要求の厳しい組成、精密熱処理、航空宇宙用途

中国独自の歴史的な研究開発として、国防やハイエンド機器に広く使用されてきた。 ZL201シリーズ高強度鋳造アルミニウム合金の典型的な代表者である。R14 それは一種の非常に高い室温強度、優れた耐熱性、良好な溶接性著名 アルミニウム-銅-マンガン (Al-Cu-Mn) 合金。合金は複数の複合補強鋳造と熱処理後の機械的特性、特に引張強さは、長い間、国産鋳造アルミ合金のトップレベルにあり、特に以下のような製品の製造に適していた。高荷重、高温、複雑な構造の高品質鋳物そしてデザイン。

R14の基準とグレード

• 旧国・業界コード::R14 これは、中国航空業界システムの内部標準または初期の企業標準に由来するブランドコードで、時代と業界の特色を備えている。
• 対応する国家標準グレードその組成と特性は国家標準に最も近い。 ZL201A (ZAlCu5MnA).
• グレードの意味“R ”は “heat intensity”（熱の強さ）または特定の番号を表し、“14 ”はシリアルナンバーである。これは Al-Cu-Mn-Ti システム合金の古典的な公式。
• コア機能::シリコン(Si)フリー、または極低含有主な強化元素は銅（Cu）で、組織と耐熱性を向上させるためにマンガン（Mn）とチタン（Ti）が加えられている。優れた性能を得るためには、厳しい熱処理（T5/T6）が必要である。.

R14 (ZL201A) アルミ合金成分表 (代表範囲)

要素別	含有量範囲（wt%）	機能的役割
銅（Cu）	4.8-5.3	コア強化要素.θ'（Al₂Cu）強化相の形成は、非常に高い室温および高温強度を提供する。
マンガン (Mn)	0.6-1.0	主要な耐熱・靭性要素.T（Al₂₀Cu₂Mn₃）のような耐熱性相の形成は、高温特性を改善し、結晶粒を微細化する。
チタン（Ti）	0.15-0.35	強力な穀物精製業者.アルミニウムとのAl₃Tiの形成は、不均質核生成コアとして作用し、鋳造時の組織を著しく微細化する。
カドミウム 或 ホウ素（B）	微量（例：カドミウム：0.15～0.25）	結晶境界修正要素.θ'相の均一な析出を促進し、熱処理による強化効果と耐過時効性を向上させる。
鉄（Fe）	≤ 0.15	厳しく管理された不純物.有害な脆い鉄リッチ相の形成を避けるため、含有量は極めて低い。
ケイ素 (Si)	≤ 0.10	厳しく管理された不純物非常に低い含有量は、Al-Si合金との差別化の基本である。非常に低い含有量はAl-Si合金との差別化の基本であり、鋳造流動性を犠牲にして良好な溶接性を確保する。
アルミニウム（Al）	許容誤差	基板材料。

R14 (ZL201A) 物理的および機械的特性パラメータ表 (砂型鋳造、T5/T6 状態の代表値)

パフォーマンス指標	値の範囲（T5/T6状態）	パフォーマンスの位置づけと比較
密度	約2.78 g/cm³	Al-Si合金より高い。
室温引張強さ（Rm）	400-480 MPa	トップレベル.従来のすべてのAl-Si系鋳造合金（例：ZL101A 約310MPa）よりも大幅に高い。
降伏強度 (Rp0.2)	280-350 MPa	もう一度言う。
伸び (A)	4.0-8.0%	長所を強調.超高強度でも良好な塑性を維持し、高強度Al-Si合金（通常<2%）よりもはるかに優れている。
ブリネル硬度（HB）	100-120	硬度が高い。
高温耐久性（200）	有能	コアの強み.150～250℃の範囲での強度保持率は、Al-Si-Cu系合金よりもはるかに高い。
溶接性	良好	コアの強み.シリコン含有量が低いため、溶接割れが発生しにくく、フィラー補修が可能である。
キャスティングの機動性	平凡	主な欠点.凝固範囲が広く、熱亀裂が発生しやすいため、複雑な鋳造プロセスと押湯設計が必要。

パフォーマンス向上の道筋と技術の鍵
R14の性能は、その「過酷な組成」と「精密な熱処理」の組み合わせの結果である：

1. 成分の純度と精度不純物元素について 鉄（Fe）とケイ素（Si） 許容範囲は極めて低く、高純度の一次アルミニウムと中間合金を使用しなければならない。微量元素 カドミウム（Cd）またはホウ素（B） 秘伝のソース “を加えることが、最高の強さを生み出す ”秘密のレシピ "のひとつなのだ。
2. 過酷な熱処理 (T5/T6)熱処理はその生命線であり、通常は以下を含む：
   • 段階的固溶体処理例えば、低温（例えば540℃）で保持した後、高温（例えば550℃）に昇温してAl₂Cu相を完全に溶解させ、過加熱を防止する。
   • 冷水焼き入れ冷却速度に敏感で、過飽和固溶体を得るには急速冷却が必要。
   • 人工的な時間制限所望の析出強化を得るために175～185℃で長時間熟成（例えば6～10時間）。
3. 高度な鋳造プロセスを使うことはほぼ必須である。 インベストメント鋳造 または高品質 砂型鋳造その劣悪な鋳造特性に対処するため、冷し銑や積極的な冷却などの対策と併せて凝固順序を制御する。

対応する国際等級
Al-Cu-Mn系の古典的な高強度鋳造合金として、同様の位置づけの材料が国際的に入手可能である：

• 中国国家規格::ZL201A (GB/T 1173)
• アメリカン・スタンダード::A201.0 (ASTM）は、性能の方向性と組成において非常に類似している。
• ロシア規格::AAЛ9 (ZL205Aに類似、より高い強度、同じシステム）
• EU規格直接の対抗馬はいない。200系鋳造アルミ銅合金.

鋳物産業におけるR14 (ZL201A)
その用途は主に極端な性能要求、コストには比較的無頓着フィールドのハイエンド：

1. 航空宇宙および防衛（従来のコア・アプリケーション）
   • 航空機構造部品航空機のハンガー、ミサイルの主翼、UAVの機体フレーム、ヘリコプターの複合ジョイント。
   • エンジンアクセサリーコンプレッサーマガジン、エンジンマウント、高強度ブラケット。
   • 軍用車両戦車、装甲車、ビューアマウントのトランスミッション用ハウジング。
2. 高級民間機器
   • ハイパフォーマンス・レーシングサスペンションマウント、ステアリングナックル、ギアボックスハウジング。
   • 精密機器とロボット高剛性・軽量ロボットアーム関節、高荷重センサーハウジング。
   • 金型産業ブロー金型、ガラス金型（高い熱強度を利用）。
3. 特別要求部品
   • 溶接補修を必要とする大型で複雑な鋳物.
   • での動作温度150-250°Cの間にあり、高強度の部品を必要とする。

R14 (ZL201A) アルミ合金 よくある質問

Q1：R14の最大の長所と短所を教えてください。

• 最大の強み::複合機械特性のピーク-鋳造アルミ合金で同時に達成最高の強度、優れた塑性変形性、優れた高温特性そして溶接性.
• 最大の欠点::極めて稚拙な鋳造技術(流動性が悪く、熱クラックが発生しやすい）、極めて高い生産コスト(原材料と工程を要求する）、一般的な耐食性(銅を多く含む）。

Q2: R14はダイキャスト製ですか？

• ほとんど不可能で不向き流動性が極めて悪く、凝固温度範囲が広い。流動性が極めて悪く、凝固温度範囲が広く、熱亀裂に対する感受性が高いため、高圧ダイカストの急速充填、急速冷却のプロセス特性には全く適さない。それはのために特に設計されている 砂型鋳造、インベストメント鋳造 凝固プロセスを細かく制御できるプロセス用に設計されています。

Q3: R14の耐食性はどうですか？表面処理は必要ですか？

• 耐食性に劣る.銅の含有量が多いため、一般的な大気環境および海洋環境では、Al-Si系合金やAl-Mg系合金よりも耐食性に劣る。
• 表面処理が必要.これは通常ハードアルマイト或カラーリング保護。また、その優れた下地強度は、厚膜層処理をサポートする。

Q4: R14とZL101AやZL104のような一般的なAl-Si合金との根本的な違いは何ですか？

• この2つはまったく異なる合金システムだ。::
  • R14（Al-Cu-Mn系）クエスト究極の機械的特性属鋳造性が悪く、コストが高いの合金の鋳造のようなものだ。“特殊鋼”。
  • ZL101A/104（Al-Si-Mg系）クエスト総合的な性能と加工性のバランスが良い属良好な鋳造性と低コストはい」。“一般エンジニアリングプラスチック”。
  • この選択は、Al-Si合金の場合にのみなされた。強度はまったく満足できないR14のようなAl-Cu合金は、構造体を一体鋳造しなければならない場合にのみ考慮される。

Q5: 現代の製造業において、R14は時代遅れなのでしょうか？

• 時代遅れではないが、アプリケーション・シナリオは高度に専門化されている.高性能Al-Si合金（ZL114Aなど）、アルミニウム基複合材料、CNC機械加工（鍛造ビレットからの切削）の開発により、以前はR14が必要であった多くの用途の選択肢が増えた。しかし究極の比強度（強度／密度）、一体成形による複雑な構造、高い使用温度が要求される。的航空宇宙および防衛重要部品一方、R14とそのアップグレードグレード（ZL205Aなど）には、依然としてかけがえのない価値がある。