Guia completo da liga de alumínio fundido ZL116: sistema de composição, processo de tratamento térmico, classes internacionais e aplicações típicas

Como uma norma nacional chinesa (GB/T 1173) naLigas de fundição de alumínio-silício-magnésio com berílioo representante por excelência daZL116 (ZAlSi7MgBe) por meio deExcelente fluidez de fundição, muito boa estanquidade ao ar, boa resistência ao calor e elevadas propriedades mecânicas globaisé conhecida. A liga é fabricada porO silício (Si) garante as propriedades de fundição, o magnésio (Mg) reforça a precipitação e são adicionados vestígios de berílio (Be).Melhorar significativamente a resistência à oxidação por fusão, o refinamento do grão e melhorar o desempenho a altas temperaturas, após o tratamento térmico T6 pode ser obtido após o equilíbrio de alta resistência e boa plasticidade, é o fabrico dePeças fundidas complexas de paredes finas, herméticas e resistentes ao calor para os sectores aeroespacial, da instrumentação, da ótica e outros sectores de ponta.O material ideal para o

A classificação nacional do ZL116 é ZAlSi7MgBe.

• Grau nacional padrãoDe acordo com GB/T 1173, o seu grau éZAlSi7MgBe. O nome reflecte diretamente o seu sistema de ligas principais: silício (Si), magnésio (Mg) e berílio (Be).
• Código do sector/empresa::ZL116 É uma designação amplamente utilizada para este material em desenhos, manuais e normas empresariais da indústria de fundição.
• Caraterísticas principaisSilício: O teor médio de silício (6,5-7,5%) garante uma boa capacidade de fundição; o magnésio (0,35-0,55%) reforça a precipitação;Adição de vestígios de berílio (0,15-0,40%)A sua caraterística mais importante é a capacidade de melhorar significativamente a resistência à oxidação por fusão, o refinamento do grão, a fluidez melhorada e a resistência a altas temperaturas; ao mesmo tempo, tem uma excelente estanquidade ao gás.

Tabela de composição da liga de alumínio ZL116 (com base nos requisitos típicos GB/T 1173)

elementar	Gama de conteúdos (wt%)	papel funcional
Silício (Si)	6.5-7.5	Elemento de liga primário. Proporciona boa fluidez de fundição, resistência à fissuração a quente e forma a base para a fase de reforço do Mg₂Si.
Magnésio (Mg)	0.35-0.55	Elemento chave de reforço. Forma Mg₂Si com Si, que é reforçado por precipitação por tratamento térmico T6.
Berílio (Be)	0.15-0.40	Elementos em destaque. Melhora significativamente a resistência à oxidação por fusão, refina o tamanho do grão, melhora a fluidez e melhora o desempenho a altas temperaturas.
Ferro (Fe)	≤ 0.5	Elementos de impureza. Devem ser controlados, mas tolerados moderadamente.
Cobre (Cu)	≤ 0.1	Impurezas. Controlo rigoroso para manter a resistência à corrosão.
Manganês (Mn)	≤ 0.1	Impurezas.
Zinco (Zn)	≤ 0.1	Impurezas.
Titânio (Ti)	0,1-0,2 (pode ser adicionado)	Refinaria de cereais.
Alumínio (Al)	tolerância (ou seja, erro permitido)	Material do substrato.

ZL116 Propriedades físicas e mecânicas Tabela de parâmetros (Tipo de metal fundido, valores típicos)

Indicadores de desempenho	Elenco (F)	T6 solução sólida + estado de envelhecimento	Posicionamento e interpretação do desempenho
densidade	2,66-2,68 g/cm³	--	--
Resistência à tração (Rm)	180-220 MPa	290-340 MPa	Excelente resistência no estado T6Atingiu o nível do alumínio fundido de alta resistência.
Resistência ao escoamento (Rp0.2)	100-130 MPa	230-270 MPa	O limite de elasticidade é significativamente aumentado após o tratamento térmico e a capacidade de carga é melhorada.
Alongamento (A)	3.0-6.0%	2.0-5.0%	Mantém uma boa plasticidade, forte e equilibrado.
Dureza Brinell (HB)	60-70	85-105	Dureza moderada e boa trabalhabilidade.
Mobilidade da fundição	talentoso	--	A adição de berílio melhora ainda mais a fluidez e é adequada para peças complexas de paredes finas.
hermético	excelente	excelente	Principais pontos fortesO berílio refina a organização e melhora as densidades, adequado para peças fundidas sob pressão.
resistência ao calor	favorável	talentoso	Principais pontos fortesO berílio melhora a resistência a altas temperaturas e a estabilidade dos tecidos.
resistência à corrosão	favorável	favorável	Sem cobre, boa resistência à corrosão.

Vias de melhoria do desempenho e caraterísticas técnicas

O desempenho superior do ZL116 resulta da “Reforço à base de silício e magnésio + a magia do vestígio de berílio”：

1. Reforço de base de silício e magnésioO teor de silício de 6,5-7,51 TP3T assegura uma boa capacidade de fundição, o teor de magnésio de 0,35-0,551 TP3T proporciona uma base adequada para o reforço por precipitação de Mg₂Si e obtém-se uma elevada resistência após o tratamento térmico T6.
2. Múltiplos papéis do berílio vestigial::
   • antioxidanteO berílio forma uma película de óxido densa na superfície da fusão, o que reduz significativamente a queima oxidativa e a libertação de gases durante o processo de fusão e melhora a pureza da fusão.
   • Refinamento de grãosO berílio pode refinar os grãos de α-Al e o silício eutéctico, melhorar a homogeneidade de organização e aumentar as propriedades mecânicas.
   • Melhorar a mobilidadeRefinamento da organização, reduzindo a tensão superficial, resultando numa melhor capacidade de enchimento da massa fundida, adequada para peças fundidas complexas de paredes finas.
   • Resistência ao calor melhoradaO berílio forma compostos que são estáveis a altas temperaturas, aumentando a resistência da liga a altas temperaturas e a resistência à fluência.
3. Tratamento térmico de precisão T6::
   • tratamento de soluções sólidas535±5°C × 6-12 h, arrefecimento em água (40-60°C).
   • limite de tempo artificial: 160-180°C × 4-10 horas, arrefecido a ar.
   • A presença de berílio resulta numa organização mais estável tratada termicamente e numa melhor consistência das propriedades.

Graus internacionais correspondentes

As propriedades do ZL116 que contêm berílio têm contrapartidas internacionais específicas:

norma	notas	nota
China GB/T 1173	ZL116 (ZAlSi7MgBe)	-
ASTM, EUA	A357.0	Liga Al-Si7Mg0.6 contendo berílio, com uma composição próxima da do
UE PT	PT AC-42200 (AlSi7Mg0.6)	Sem berílio, mas as propriedades podem ser ajustadas pelo processo para se aproximarem
França NF	A-S7G	Algumas versões que contêm berílio
ISO 3522	AlSi7MgBe	Com os graus correspondentes

Aplicação de ZL116 na indústria de fundição

com base na suaExcelente fluidez, elevada estanquidade ao ar, boa resistência ao calor e propriedades mecânicas abrangentesO ZL116 é utilizado principalmente nos seguintes domínios:

1. aeroespacial
   • Peças complexas de paredes finasInstrumentos, corpos de válvulas hidráulicas, componentes do sistema de combustível, suportes de instrumentos ópticos.
   • componente de suporte de pressão: Corpos de válvulas para sistemas pneumáticos, carcaças de acumuladores de pressão, acessórios para tubagens.
2. instrumentos de precisão
   • Equipamentos de alta precisãoCaixas de giroscópio, caixas de sensores, componentes estruturais de sistemas de navegação.
   • instrumento ótico: Suportes para telescópios, caixas para câmaras, bases para aparelhos de medição.
3. indústria automóvel
   • sistema de reforço: Carcaça do compressor do turbocompressor, linhas do intercooler.
   • Componentes do motorCorpo da válvula EGR, suporte do sensor, caixa da bomba de vácuo.
4. Eléctrica e eletrónica
   • Peças para radiadoresCarcaça do dissipador de calor para LEDs de alta potência, substrato do módulo IGBT.
   • dispositivo de selagemCaixas de junção seladas, elementos de guia de ondas, blindagens RF.
5. Equipamento de defesa
   • Componentes de espoletas, caixas do sistema de mira ótica, componentes estruturais do sistema de orientação.

Perguntas frequentes sobre a liga de alumínio ZL116

Q1: Qual é a função do berílio no ZL116? É correto deixá-lo de fora?

• O berílio é um elemento multifuncional: ① reduz significativamente a oxidação do fundido, melhora a pureza do fundido; ② refinar o grão, melhorar a organização; ③ melhorar a fluidez, propício para peças fundidas de paredes finas; ④ melhorar o desempenho em alta temperatura. As ligas sem berílio (como ZL101A) também são comumente usadas, mas no caso doRequisitos exigentes em termos de estanquidade ao ar, moldagem de paredes finas e resistência ao calorO ZL116 é insubstituível para todas as ocasiões.

Q2: Qual é a diferença entre ZL116 e ZL101A e ZL114A?

• ZL101ALiga básica de alta resistência e tenacidade, económica e muito utilizada, mas não contém berílio.
• ZL114AVersão com alto teor de magnésio para maior resistência, excelente tenacidade, sem berílio, alto desempenho através de pureza e tratamento térmico.
• ZL116Ligas que contêm berílio.Melhor capacidade de fundição, estanquidade ao ar, resistência ao calorO ZL114A é adequado para peças complexas de paredes finas, pressurizadas e de temperatura média. A resistência situa-se entre o ZL101A e o ZL114A, mas o desempenho especial é extraordinário.

Q3: Quais são os requisitos especiais para o processo de tratamento térmico do ZL116?

• Basicamente semelhante ao ZL101A, mas devido ao teor de berílio, a organização é mais estável e a janela de tratamento térmico é ligeiramente mais ampla. Temperatura da solução sólida 535 ± 5 ℃, temperatura da água de têmpera 40-60 ℃ é apropriada para evitar o resfriamento excessivo causado pela deformação. A temperatura de envelhecimento 160-180 ℃, pode ser ajustada de acordo com os requisitos de desempenho.

Q4 ： Como é o desempenho de fundição do ZL116? Quais são as vantagens ao projetar peças de paredes finas?

• Excelente desempenho de fundiçãoTem boa fluidez, excelente estanquidade ao ar, baixa tendência para fissuras térmicas e é particularmente adequado paraPeças fundidas complexas de paredes finas com uma espessura de parede de 1,5-4 mm. A adição de berílio melhora ainda mais a capacidade de enchimento, permitindo a moldagem de estruturas finas que são difíceis de encher com outras ligas.

Q5: Qual é o desempenho de reparação de soldadura do ZL116?

• Ótimo. Não contém cobre e tem uma baixa tendência para fissuras a quente na soldadura. Pode ser reparado por soldadura por arco de árgon, utilizando fio homogéneo ou fio do sistema Al-Si-Mg, sendo necessário um tratamento de alívio de tensões após a soldadura. Para peças fundidas importantes, deve ser efectuada uma inspeção por raios X após a soldadura de reparação.

Q6: Qual é a resistência à corrosão do ZL116? Necessita de tratamento de superfície?

• Ótimo. Isento de cobre, resistente à corrosão atmosférica e dos meios em geral. Pode ser anodizado em ambientes agressivos com uma camada de película homogénea e densa, adequada a exigências decorativas elevadas.

Q7: Qual é o custo do ZL116? Vale a pena escolher?

• Devido ao teor de berílio, o custo do material é mais elevado do que o das ligas comuns, como a ZL101A. No entanto, quando é necessárioElevada estanquidade ao ar, paredes finas complexas, resistente ao calorQuando é necessário um desempenho especial, como a excelente moldabilidade e fiabilidade, a taxa de refugo pode ser reduzida e o custo global é frequentemente melhor. É adequado para aplicações com requisitos rigorosos de desempenho e fiabilidade.

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Coluna alargada: Análise comparativa de ZL116 e ligas relacionadas

dimensão de comparação	ZL116 (com Be)	ZL101A (sem Be)	ZL114A (alto teor de Mg)	A357.0 (AFSL com Be)
Silício (Si)%	6.5-7.5	6.5-7.5	6.5-7.5	6.5-7.5
Magnésio (Mg)%	0.35-0.55	0.25-0.45	0.45-0.75	0.45-0.70
Berílio(Be)%	0.15-0.40	não ter	não ter	0.04-0.07
Resistência à tração (T6)	290-340 MPa	290-330 MPa	320-370 MPa	320-360 MPa
Resistência ao escoamento (T6)	230-270 MPa	220-260 MPa	260-300 MPa	250-290 MPa
Alongamento (T6)	2.0-5.0%	3.0-6.0%	5.0-10.0%	3.0-8.0%
Mobilidade da fundição	talentoso	favorável	favorável	Bom (com melhoria do berílio)
hermético	excelente	favorável	favorável	talentoso
resistência ao calor	talentoso	favorável	favorável	talentoso
Custos típicos	elevado	gama média-alta	topo de gama	topo de gama

Guia rápido de seleção:

• Selecionar ZL116Quando a peça requerElevada estanquidade ao ar, paredes finas complexas, resistência média ao calorQuando, por exemplo, caixas hidráulicas aeroespaciais, instrumentos de precisão.
• Selecionar ZL101AComponentes estruturais convencionais de alto desempenho em busca de uma boa relação custo-eficácia.
• Selecionar ZL114A: RequisitosResistência e dureza máximase quando a fundição é moderadamente difícil.
• Opção A357.0Os projectos internacionais podem necessitar de uma avaliação comparativa direta com as ligas de berílio da norma americana.