ZL118 (ZAlSi5Cu1MgA) 铸造铝合金：高纯多元强化合金，解析其高强度、良好耐热性与航空级可靠性

发布时间：2026-03-13 分类：新闻浏览量：31

作为中国国家标准（GB/T 1173）中铝硅铜镁系高强度铸造合金的高纯升级代表，ZL118（ZAlSi5Cu1MgA） 以其较高的室温强度、优异的高温性能、良好的铸造工艺性和航空级可靠性而著称。该合金是ZL105的高纯版本，通过严格限制杂质元素（特别是铁）含量，在保持ZL105良好铸造性能的基础上，显著提升了力学性能、延伸率和批次稳定性，经T6热处理后可获得接近铝铜系合金的高强度水平，同时保留了比铝铜系合金更好的铸造工艺性，是制造航空、航天及高端装备领域中承受较高载荷、要求高可靠性的关键铸件的理想材料。

ZL118 对应的国家牌号是 ZAlSi5Cu1MgA。

国标牌号：按照GB/T 1173，其牌号为ZAlSi5Cu1MgA。名称直接体现了其核心合金体系：硅（Si）、铜（Cu）、镁（Mg），后缀“A”代表高纯度版本。
行业/企业代号：ZL118 是该材料在航空、航天及高端铸造领域图纸、手册及企业标准中广泛使用的代号。
核心特征：中低硅含量（4.5-5.5%） 保证基本的铸造流动性；铜（1.0-1.5%）与镁（0.4-0.6%）的复合提供多元强化效果；极严格的杂质控制（铁≤0.15%） 是其核心优势，显著提升力学性能和可靠性；经T6热处理后可获得高强度与良好耐热性的平衡。

ZL118铝合金成分表（基于GB/T 1173典型要求）

元素	含量范围（wt%）	功能作用
硅(Si)	4.5-5.5	主合金元素。提供基本的铸造流动性，部分固溶强化。
铜(Cu)	1.0-1.5	核心强化元素。形成Al₂Cu强化相，显著提升室温及高温强度。
镁(Mg)	0.4-0.6	关键强化元素。与硅形成Mg₂Si，与铜协同产生复合强化效应。
铁(Fe)	≤ 0.15	最关键的杂质差异点。相比ZL105（铁≤0.5%），铁含量大幅降低，显著减少脆性相，提升塑性和疲劳性能。
锰(Mn)	0.3-0.5（可添加）	中和残留铁的有害作用，改善耐热性。
钛(Ti)	0.1-0.2（可添加）	晶粒细化剂。
锌(Zn)	≤ 0.1	杂质。严格控制。
铝(Al)	余量	基体材料。

ZL118物理与力学性能参数表（金属型铸造，典型值）

性能指标	铸态 (F)	T5时效态	T6固溶+时效态	性能定位与解读
密度	2.68-2.70 g/cm³	--	--	--
抗拉强度 (Rm)	180-220 MPa	260-300 MPa	320-360 MPa	T6态强度优异，达到高强铸造铝顶级水平。
屈服强度 (Rp0.2)	100-130 MPa	200-230 MPa	260-300 MPa	热处理后屈服强度大幅提升，承载能力强。
延伸率 (A)	2.0-4.0%	2.0-3.0%	3.0-5.0%	核心优势：相比ZL105（延伸率1.5-3.0%），塑性显著提升。
布氏硬度 (HB)	60-70	90-100	100-115	硬度高，耐磨性好。
高温强度 (250°C)	良好	优秀	优秀	铜镁复合使其保持优异高温性能。
铸造流动性	中等	--	--	硅含量较低，流动性不如高硅合金。
耐腐蚀性	中等	中等	中等	含铜使其耐蚀性不如无铜合金。
批次稳定性	良好	良好	优秀	严格杂质控制使性能一致性更好。

性能强化路径与技术特点
ZL118的性能来源于其“多元复合强化 + 高纯化升级”的技术路线：

铜镁复合强化：铜（1.0-1.5%）与镁（0.4-0.6%）的配比经过优化，在T6热处理后可获得Al₂Cu与Mg₂Si双重强化相，协同作用使强度显著提升，且强化相分布均匀，同时保持良好的高温性能。
高纯化升级：将铁含量从ZL105的≤0.5%降至≤0.15%，大幅减少了针状脆性富铁相的形成，这是其延伸率提升一倍、疲劳性能显著改善的根本原因。
热处理响应性优异：
- T5（人工时效）：适用于对尺寸稳定性要求高、变形风险需最小化的场合。
- T6（固溶+完全人工时效）：获得峰值强度，适用于承力结构件。
- 典型T6工艺：515-525℃ × 6-12小时固溶，温水（60-80℃）淬火，160-180℃ × 6-10小时时效。
严格质量控制：对原铝纯度、熔炼过程、热处理工艺均有严格要求，确保批次间性能一致性，满足航空级可靠性要求。

对应的国际牌号
ZL118作为ZL105的高纯版本，在国际上有明确的对应关系：

标准	牌号	备注
中国 GB/T 1173	ZL118 (ZAlSi5Cu1MgA)	ZL105的高纯版，铁≤0.15%
美国 ASTM	A355.0 或 354.0	A355.0成分接近，354.0硅含量更高
欧盟 EN	EN AC-45200 (AlSi5Cu1Mg)	需选用高纯级，对应铁≤0.15%
法国 NF	A-S5U	部分高纯版本
ISO 3522	AlSi5Cu1Mg	需选用高纯级

ZL118在铸造行业的应用

基于其高强度、优异高温性能、良好塑性和航空级可靠性的特点，ZL118主要应用于以下领域：

航空航天与国防（核心应用）
- 飞机结构件：受力支架、接头、框架、舱门导轨、起落架部件。
- 发动机部件：压气机机匣、附件传动壳体、燃油泵壳体、进气歧管。
- 导弹部件：舵面支架、仪器舱结构件、连接环。
高性能汽车与赛车
- 发动机部件：高性能气缸盖、活塞（非热负荷最高区）、进气歧管。
- 传动系统：变速箱壳体、离合器壳体、分动器壳体。
- 增压系统：涡轮增压器中间壳体、压气机壳体。
轨道交通与重型装备
- 高铁转向架部件、重卡变速箱壳体、工程机械液压阀体。
高端民用装备
- 压缩机缸体、高压泵体、要求高可靠性的工业机器人部件。

ZL118铝合金常见问题解答

Q1：ZL118与ZL105的主要区别是什么？如何选型？

这是最核心的对比：
- ZL105：基础版，铁含量≤0.5%，性价比高，强度满足多数工业应用，延伸率1.5-3.0%。
- ZL118：高纯版，铁含量≤0.15%，性能显著提升，延伸率达3.0-5.0%，疲劳性能和批次稳定性更优。
- 选型：常规工业应用选ZL105；航空航天、国防、高性能汽车等对可靠性和韧性要求高的场合选ZL118。

Q2：ZL118比ZL105贵多少？性能提升是否值得？

成本通常高出20-30%，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；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，ZL118的性能提升是不可或缺的。它为“可靠性”支付溢价。

Q3：ZL118的热处理工艺与ZL105有何不同？

基本参数相同，但ZL118因杂质少、组织均匀，热处理窗口更宽，性能一致性更好。同样工艺下，ZL118总能获得更优的性能，尤其是延伸率。

Q4：ZL118的铸造性能如何？与ZL105相比如何？

与ZL105相当。硅含量相同（4.5-5.5%），流动性足以应对大多数中等复杂程度的铸件。但需注意，其流动性不如ZL104、ZL111等高硅合金，设计薄壁件时需优化浇注系统。

Q5：ZL118的焊接修补性能如何？

中等偏上。含铜量适中（1.0-1.5%），焊接热裂纹倾向低于ZL107等高铜合金。进行氩弧焊补焊时，建议预热（100-150°C），选用同质焊丝，焊后进行消除应力处理。高纯度使其焊缝质量更稳定。

Q6：ZL118的耐腐蚀性如何？需要表面处理吗？

中等。含铜使其耐蚀性不如无铜的ZL101A、ZL104。在户外或潮湿环境下使用，建议进行表面保护，如涂装、阳极氧化（膜层可能偏灰）等。

Q7：ZL118可以替代进口的A355.0使用吗？

可以。ZL118与A355.0在成分和性能上高度对应，是国产化的理想替代材料。但需确认具体性能指标（尤其是延伸率和疲劳强度）是否满足设计要求，并进行充分验证。

📊 延伸栏目：ZL118与ZL105及相关合金对比分析

对比维度	ZL118 (高纯版)	ZL105 (基础版)	ZL101A (无铜高纯)	ZL114A (高镁高纯)
硅(Si)%	4.5-5.5	4.5-5.5	6.5-7.5	6.5-7.5
铜(Cu)%	1.0-1.5	1.0-1.5	≤0.1（无铜）	≤0.1（无铜）
镁(Mg)%	0.4-0.6	0.4-0.6	0.25-0.45	0.45-0.75
铁(Fe)%	≤0.15	≤0.5	≤0.20	≤0.15
抗拉强度(T6)	320-360 MPa	280-320 MPa	290-330 MPa	320-370 MPa
屈服强度(T6)	260-300 MPa	210-250 MPa	220-260 MPa	260-300 MPa
延伸率(T6)	3.0-5.0%	1.5-3.0%	3.0-6.0%	5.0-10.0%
高温强度	优秀	良好	良好	良好
铸造流动性	中等	中等	良好	良好
典型成本	高端	中等	中高端	高端