Guia completo das ligas de alumínio fundido de alta resistência ZL105 e ZL105A: sistema de composição, processo de tratamento térmico, comparação de desempenho e aplicações de engenharia
发布时间：2026-03-05 分类：informação pública 浏览量：31
Como uma norma nacional chinesa (GB/T 1173) na铝硅铜镁系高强度铸造合金的代表牌号，ZL105（ZAlSi5Cu1Mg）及其高纯版本ZL105A（ZAlSi5Cu1MgA） por meio de较高的强度、良好的铸造性能和优异的热处理响应而著称。这对合金通过中等硅含量（4.5-5.5%）保障铸造流动性，辅以铜（Cu）和镁（Mg）的复合强化，经T5或T6热处理后可获得接近ZL201等高强度合金的力学水平，同时保留了比铝铜系合金更好的铸造工艺性，是制造承受较高静载荷和中等动载荷的复杂铸件的理想材料，在航空、航天、汽车及动力机械领域应用广泛。
ZL105 / ZL105A 对应的国家牌号
- Grau nacional padrãoDe acordo com GB/T 1173, o seu grau é ZAlSi5Cu1Mg（对应ZL105）和 ZAlSi5Cu1MgA（对应ZL105A）。后缀“A”代表高纯度版本。
- Código do sector/empresa::ZL105 responder com cânticos ZL105A É um código amplamente utilizado em desenhos, manuais e normas empresariais do sector da fundição.
- Caraterísticas principais::
- ZL105：基础型Al-Si-Cu-Mg四元合金，杂质铁（Fe）控制相对宽松（≤0.5%），综合性能优良，性价比高。
- ZL105A::elevada pureza，对铁（Fe）等杂质进行严格限制（≤0.15%），并对其他微量元素加以优化，使其在热处理后获得更高的强度、更好的塑性和更稳定的综合力学性能，是航空、航天等高端领域的升级选择。
ZL105 / ZL105A 铝合金成分表
| elementar | ZL105 含量范围（wt%） | ZL105A 含量范围（wt%） | papel funcional |
|---|---|---|---|
| Silício (Si) | 4.5-5.5 | 4.5-5.5 | Principais elementos de liga。提供铸造流动性，与镁形成Mg₂Si强化相。 |
| Cobre (Cu) | 1.0-1.5 | 1.0-1.5 | Elementos essenciais de reforço。形成Al₂Cu和复杂多元强化相，显著提高室温及高温强度。 |
| Magnésio (Mg) | 0.4-0.6 | 0.4-0.6 | Elementos-chave de melhoria。与硅形成Mg₂Si，与铜协同产生复合强化效应。 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.5 | ≤ 0.15 | 最关键的杂质差异点。铁形成脆性相，降低塑性和疲劳性能。ZL105A的严格限铁是性能跃升的核心。 |
| Manganês (Mn) | 0.3-0.5 | 0.3-0.5（可添加） | 中和铁的有害作用，改善耐热性。 |
| Titânio (Ti) | 0,1-0,2 (pode ser adicionado) | 0.1-0.2（通常添加） | Refinaria de cereais. |
| Zinco (Zn) | ≤ 0.3 | ≤ 0.1 | Impurezas. |
| Alumínio (Al) | tolerância (ou seja, erro permitido) | tolerância (ou seja, erro permitido) | Material do substrato. |
ZL105 / ZL105A 物理与力学性能参数表（典型值，T6态）
| Indicadores de desempenho | ZL105-T6 | ZL105A-T6 | Análise comparativa e vantagens |
|---|---|---|---|
| densidade | 2,68-2,70 g/cm³ | 2,68-2,70 g/cm³ | 相近。 |
| Resistência à tração (Rm) | 280-320 MPa | 330-370 MPa | ZL105A显著更高，达到高强度铸造铝水平。 |
| Resistência ao escoamento (Rp0.2) | 210-250 MPa | 260-300 MPa | ZL105A的屈服强度明显提升，承载能力更强。 |
| Alongamento (A) | 1.5-3.0% | 3.0-5.0% | ZL105A的塑性（延伸率）优势极为突出，比ZL105高出近一倍。 |
| Dureza Brinell (HB) | 90-105 | 100-115 | ZL105A硬度更高，耐磨性更好。 |
| 高温强度 (250°C) | favorável | talentoso | 铜的添加使两者均具有良好的高温性能，ZL105A更优。 |
| resistência à fadiga | favorável | talentoso | 杂质控制使ZL105A抗疲劳性能显著提升。 |
| Mobilidade da fundição | favorável | favorável | Do mesmo modo, o mesmo teor de silício determina uma fluidez comparável. |
| Capacidade de reação ao tratamento térmico | favorável | excelente | 杂质少使ZL105A的强化相析出更充分、组织更均匀。 |
性能强化路径与技术分级
ZL105与ZL105A的核心差异在于“纯度升级”带来的性能质变：
- Reforço composto múltiplo：硅、铜、镁三种元素协同作用，形成Mg₂Si、Al₂Cu以及多元复杂化合物，使合金在热处理后获得高于ZL104的强度水平，同时保持良好的铸造性能。
- A pureza determina os limites máximos de desempenho：铁（Fe）是主要的有害杂质。ZL105A将铁含量从≤0.5%降至≤0.15%，大幅减少了脆性相的体积分数，使延伸率翻倍、疲劳性能显著提升，能够满足航空航天等高可靠性要求。
- Tratamento térmico como um motor de desempenho：两者均需通过T5（人工时效）或T6（固溶+人工时效） 发挥最佳性能。T6处理可使强度达到峰值，但需注意淬火变形问题；T5处理则可在较小变形下获得可观强化。
- A escada do custo vs. desempenho：ZL105是“高性能性价比之选”，在成本可控的前提下提供优于ZL104的强度；ZL105A则是“航空级升级版”, pagando um preço mais elevado para aplicações topo de gama em troca de maior resistência, dureza e fiabilidade.
Graus internacionais correspondentes
ZL105/ZL105A在国际上可找到性能相近的合金，但需注意成分体系的细微差异：
- Norma nacional chinesa::ZAlSi5Cu1Mg (ZL105)、ZAlSi5Cu1MgA (ZL105A) (GB/T 1173)
- Padrão americano:: Em colaboração com o A319.0 (Al-Si6Cu4) e A355.0 有相似之处，但A319铜含量更高，而ZL105的镁含量明确；最接近的是 354.0 (Al-Si9Cu2Mg) 或 355.2 (高纯版)，但成分仍有差异。
- Norma da UE::PT AC-45400 (Al-Si8Cu3) 在铜含量上偏高；EN AC-42200 (Al-Si7Mg) Sem cobre, sistema de desempenho diferente.
- Padrão russo::AЛ5 成分与ZL105接近。
ZL105 / ZL105A 在铸造行业的应用
com base na sua高强度、良好铸造性及可分级选型的特点，这对合金主要应用于以下领域：
- 航空航天与国防（ZL105A为主）
- Peças estruturais de aeronaves：受力接头、支座、框架、舱门导轨。
- Acessórios do motor：压气机机匣、附件传动壳体、燃油泵壳体。
- Mísseis e naves espaciais：仪器舱支架、连接环。
- 汽车与动力机械（ZL105与ZL105A兼顾）
- 发动机部件：气缸盖（非高热负荷区）、进气歧管、 油底壳 、正时齿轮室。
- sistema de transmissão：变速箱壳体、离合器壳体。
- Componentes do compressor：曲轴箱、缸体。
- 通用机械与重型装备
- Alojamentos de bombas e válvulas：高压油泵、液压阀体（要求高强度和耐压）。
- peça de transmissão：大型减速器箱体、 工业齿轮箱 .
- 工程机械：液压缸端盖、连接支架。
ZL105 / ZL105A 铝合金常见问题解答
Q1：ZL105与ZL104的主要区别是什么？如何选型？
- 这是最常见的对比::
- ZL105::含铜（Cu 1.0-1.5%）且镁含量较高，以Al₂Cu和Mg₂Si复合强化。强度（尤其是屈服强度）更高、高温性能更好，但延伸率和耐腐蚀性略逊于ZL104。
- ZL104::不含铜，仅以Mg₂Si强化。耐腐蚀性更好、塑性略高，但强度（特别是高温强度）低于ZL105。
- seleção: Obrigatório更高强度、工作温度较高或对硬度要求较高时选ZL105Sim.耐腐蚀性要求高、强度要求适中时选ZL104.
Q2：ZL105A比ZL105贵多少？性能提升是否值得？
- Os custos são normalmente mais elevados20-30%，主要源于对原铝纯度、熔炼过程控制和检测的要求更严格。
- 是否值得，取决于应用：对于普通工业机械，ZL105的性能已足够，多付30%成本换取性能提升可能不经济；但对于航空航天、赛车等对可靠性、疲劳寿命有严苛要求的场合，ZL105A的性能提升是不可或缺的。
Q3：ZL105的热处理工艺参数一般是多少？
- 典型T6工艺（仅供参考，需根据铸件调整）：
- tratamento de soluções sólidas：515-525°C × 6-12小时，Endurecimento em água quente (60-80°C)（注意：温度过高易过烧）。
- limite de tempo artificial: 160-180°C × 6-10 horas, arrefecido a ar.
- 也可采用T5工艺（铸态直接人工时效），强度提升幅度稍低，但变形风险小。
Q4：ZL105和ZL105A的铸造性能如何？
- favorável。硅含量为4.5-5.5%，流动性虽不及高硅合金（如ZL102），但足以应对大多数中等复杂程度的铸件。与ZL104相比，流动性略逊，但优于铝铜系合金（如ZL201）。设计薄壁件时需注意浇注系统优化。
Q5：ZL105和ZL105A的焊接修补性能如何？
- moderado。由于含铜，焊接热裂纹倾向比无铜的ZL104高。进行氩弧焊补焊时，需预热（150-200°C），选用合适的填充材料，焊后进行alívio do stress。对于重要承力件，应尽量减少补焊。
Q6：ZL105A的耐腐蚀性如何？需要表面处理吗？
- moderado。由于含铜，其耐蚀性不如无铜的ZL101A/ZL104。在户外或潮湿环境下使用，必须进行有效的表面保护，如阳极氧化（膜层可能偏灰）、涂装等。
