铸造铝合金的性能
铸造铝合金的物理性能简介
铸造铝合金的物理性能简介铝合金是一种广泛应用于工业生产和日常生活中的材料。
其特点包括轻质、高强度、耐腐蚀、导热性好以及可塑性强等。
本文将简要介绍铸造铝合金的物理性能，帮助读者更好地了解和应用该材料。
1. 密度和重量特性铸造铝合金相对于其他金属材料，具有较低的密度，约为 2.7g/cm³。
它的轻质特性使得铸造铝合金在汽车、飞机等领域中广泛应用，能够减轻整体结构的重量，提高燃油效率。
2. 强度和机械性能铸造铝合金具有较高的强度，能够满足许多工业制造的需求。
铝合金的屈服强度通常在150-380MPa之间，抗拉强度可高达300-550MPa。
此外，铸造铝合金具有良好的抗疲劳性能，在长时间的使用中仍能保持较高的强度。
3. 导热性能铸造铝合金的导热性能优异，远远超过其他常见的金属材料。
这使得铝合金在工业制冷和热交换器等领域得到广泛应用。
铝合金的高导热性能还使得它在制造高速列车和电子设备的散热器时备受青睐。
4. 耐腐蚀性能铸造铝合金具有良好的耐腐蚀性能，能够在潮湿环境中长时间保持表面的光洁和稳定。
这一特性使铝合金成为制造飞机、汽车等需求高耐腐蚀性材料的优选。
5. 可塑性和加工性能铸造铝合金具有良好的可塑性和加工性能，易于进行成型和加工。
它可以通过压铸、锻造、挤压等方法制造成各种复杂形状的零部件。
同时，铝合金也适合进行焊接、切割、钻孔等二次加工操作，能够满足不同应用领域的需求。
6. 磨损和疲劳性能铸造铝合金经过适当处理和合金化可以提高其磨损和疲劳性能。
这使得铝合金在制造高速运动部件、发动机零部件等高磨损和高应力工作环境下的应用更为广泛。
总结：铸造铝合金具有轻质、高强度、耐腐蚀、导热性好以及可塑性强等一系列优良的物理性能。
这些特点使得铝合金在汽车、航空航天、建筑等各个领域得到广泛应用。
同时，针对特定需求，通过合理的合金化和处理方法，铝合金的性能还可以进一步得到改善。
掌握铸造铝合金的物理性能，将有助于更好地应用和发展这一材料，推动创新和进步。
铸造铝合金的特点
铸造铝合金的特点
1. 铸造铝合金呀，那可真是轻得很呢！就好比一片羽毛，却有着强大的力量。
你看那汽车的零部件，很多不就是用铸造铝合金做的嘛，能让车子跑起来更轻快！
2. 铸造铝合金的强度也不赖呀！就像一个小小的勇士，默默承受着各种压力。
想想那些飞机上的部件，不就是靠它来保证安全的嘛！
3. 它的耐腐蚀性也很棒哦！就如同一位忠诚的卫士，不怕风吹雨打。
像那些长期在户外的设备，不就因为它才保持良好状态嘛！
4. 铸造铝合金还特别好加工呢，简直就像一块柔软的泥巴，你想怎么捏就怎么捏。
各种奇奇怪怪的形状都能轻松做出来！
5. 它的导热性也不错呀，就好像是热量的超级通道。
一些需要散热的电器用它，那效果杠杠的！
6. 铸造铝合金的稳定性那可是杠杠的啊！仿佛是一个坚守岗位的士兵，纹丝不动。
在各种复杂环境下都能稳稳的呢！
7. 哎呀，铸造铝合金的回收性也很强呢！就像一个可以循环利用的宝贝。
用旧了还能再变回新的一样，多环保呀！
8. 铸造铝合金的外观还可以很漂亮呢！如同一个会打扮的美人。
让产品一下子就吸引人的眼球呀！
9. 铸造铝合金真的很厉害呀，在很多方面都有着出色的表现。
所以说呀，在各种领域都能看到它的身影，真是我们的好帮手！
观点结论：铸造铝合金具有诸多优秀特点，实用价值非常高！。
铸造铝合金力学性能
铸造铝合金力学性能铝合金的力学性能与其合金分类、铸造方法、热处理状态等因素有关。
合金代号是由“ZL”和三个数字组成，其中第一位数字表示合金系列，第二、三位数字表示顺序号。
优质合金在代号后附加字母“A”。
铸造方法有砂型、金属型和熔模铸造。
热处理状态包括铸态、人工时效、退火、固溶处理加自然时效、固溶处理加人工时效和稳定化处理。
不同的热处理状态可提高合金的强度、硬度、塑性和抗腐蚀性能。
铝硅系铸造铝合金的力学性能如下表所示：合金牌号为ZAlSi7MgZL101、ZAlSi7MgAZL101A、ZAlSi12ZL102和ZAlSi9MgZL104，铸造方法包括砂型、金属型和熔模铸造，热处理状态包括铸态、人工时效、退火、固溶处理加自然时效、固溶处理加人工时效和稳定化处理。
其中，ZAlSi7MgAZL101A在代号后附加字母“A”，表明是优质合金。
不同的铸造方法和热处理状态对合金的力学性能有影响，需要根据具体情况选择合适的工艺。
抗拉强度Rm/MPa、伸长率A/%、布氏硬度HBW是衡量合金材料性能的重要指标。
以下是各种合金状态下的性能参数：合金牌号合金代号铸造方法合金状态抗拉强度Rm/MPa 伸长率A/% 布氏硬度HBWZAlSi5Cu1Mg ZL105J SB、RB、KB F 155 2 50ZAlSi5Cu1Mg AZL105A S、R、K T2 135 2 45ZAlSi8Cu1Mg ZL106 JB SB、RB、KB T4 185 4 50ZAlSi7Cu4 ZL107 SB S T4 175 4 50ZAlSi12Cu2Mg ZL108 J ZAISi12Cu1Mg INil T5 205 2 50ZAlSi12Cu1Mg INil ZL109 J T5 195 2 60ZAlSi5Cu6Mg ZL110 S ZAISi5Cu6Mg T5 195 2 60ZAlSi9Cu2Mg ZL111 SB SB、R、K T6 225 2 60ZAlSi5Zn1Mg ZL115 J T7 195 1 65ZAlSi5Cu1Mg ZL116 S T8 245 4 70ZAlSi7Cu2Mg - - - 165 - -ZAlSi8MgBe ZL116 J - - 245 2 60ZAlSi7Cu2Mg - - - - 125 - 70通过表格可以看出，不同合金状态下的性能参数有所差异。
铸造高强铝合金的焊接性能
铸造高强铝合金的焊接性能ZL～107A铸造铝合金是Al～Si～Cu系铸造高强铝合金。
经T5状态热处理后强度可达σb=420～470MPa.在制造大型、高强、复杂关键的工程结构出现缺陷时需要补焊。
其焊缝亦要求和母材等强度。
因ZL～107A系在ZL～107基础上通过添加多元微量元素合金化而成，对ZL～107A铸造合金的成分、组织、性能及焊接工艺进行了研究。
随着现代工程结构向大型、复杂、高强度发展，优质铝合金铸件应用日益增多。
对铝合金的综合性能提出了更高的要求。
它集中体现在要求具有较高力学性能的同时，又要具有优异的铸造性能。
Al－Si－Cu系铸造铝合金结合了Al－Cu 系合金力学性能好和Al－Si系铸造铝合金铸造性能好的优点，因而一直是铸造高强铝合金的研究重点。
美国的BAE354,前苏联的B124均属Al－Si－Cu系高强铸造铝合金，具有优异的力学性能和良好的铸造性能。
我国的ZL－107亦属此系合金。
ZL－107中含Cu量较高，故合金的性能还有潜力可挖。
通过添加Mg、Zn、Cu、Ti等多种微量元素对合金进行综合强化，获得了一种铸造高强铝合金ZL－107A.合金性能由原来的σb=280～320MPa,σ0.2=210～230MPa,δs=3%～4%分别提高到σb=420～470MPa,σ0.2=325～390MPa,δs=4%～6%,从而使该合金在现代大型、复杂铝合金铸件的生产上获得应用。
但是，该种合金的可焊性如何，需要通过焊接工艺进行检验。
1 合金的成分合金的成分如表1所示。
将试件预热到200～250℃，采用较小电流以待焊处表面刚出现发亮的液斑时填入焊丝熔滴，待熔滴刚润湿焊缝时即将焊缝处电弧向前移动。
这样焊的结果是熔池凝固速度快。
晶粒较细，有利于提高焊缝的机械性能。
这种焊接工艺采用的电流约为180A左右。
从母材的成分看来，该系Al－Si－Cu合金，Si和Cu对焊接性无不利影响。
而Mg含量在0.1%～0.2%之间，其含量较小，也对焊接性影响不大。
各种牌号铸造铝合金的主要特点及用途
各种牌号铸造铝合金的主要特点及用途ZL101的特点是成分简单，容易熔炼和铸造,铸造性能好，气密性好、焊接和切削加工性能也比较好，但力学性能不高。
适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件，如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳（框架）及家电产品上的零件等。
主要采用砂型铸造和金属型铸造。
Zl101A由于是在ZL101的基础上加了微量Ti,细化了晶粒，强化了合金的组织,其综合性能高于Zl101、ZL102，并有较好的抗蚀性能，可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上的各种结构件的优质铸件。
其使用量目前仅次于ZL102。
多采用砂型和金属型铸造.Zl102这种合金的最大特点是流动性好，其它性能与ZL101差不多,但气密性比ZL101要好，可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件和强度要求不高的薄壁、大面积、形状复杂的金属或砂型铸件。
不论是压铸件还是金属型、砂型铸件，都是民用产品上用得最多的一个铸造铝合金品种。
Zl104因其工晶体量多,又加入了Mn,抵消了材料中混入的Fe有害作用,有较好的铸造性能和优良的气密性、耐蚀性，焊接和切削加工性能也比较好，但耐热性能较差，适合制作形状复杂、尺寸较大的有较大负荷的动力结构件，如增压器壳体、气缸盖，气缸套等零件，主要用压铸,也多采用砂型和金属型铸造.Zl105、ZL105A由于加入了Cu，降低了Si的含量，其铸造性能和焊接性能都比ZL104差，但室温和高温强度、切削加工性能都比ZL104要好，塑性稍低，抗蚀性能较差.适合用作形状复杂、尺寸较大、有重大负荷的动力结构件。
如增压器壳体、气缸盖、气缸套等零件.Zl105A是降低了ZL105的杂质元素Fe的含量，提高了合金的强度,具有比ZL105更好的力学性能，多采用铸造优质铸件。
ZL106由于提高了Si的含量，又加入了微量的Ti、Mn,使合金的铸造性能和高温性能优于ZL105气密性、耐蚀性也较好，可用作一般负荷的结构件及要求气密性较好和在较高温度下工作的零件，主要采用砂型和金属型铸造.ZL107ZL107有优良的铸造性能和气密性能，力学性能也较好，焊接和切削加工性能一般,抗蚀性能稍差，适合制作承受一般动负荷或静负荷的结构件及有气密性要求的零件。
铸造铝硅合金特性和分类
2.3．1 铸造铝合金的一般特性为了获得各种形状与规格的优质精密铸件．用于铸造的铝合金必须具备以下特性，其中最为关键的是流动性和可填充性。
(1) 有填充狭槽窄缝部分的良好流动性；(2) 有适应其他许多金属所要求的低熔点：(3)导热性能好，熔融铝的热量能快速向铸模传递，铸造周期较短；(4) 熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制；(5)铝合金铸造时，没有热脆开裂和撕裂的倾向：(6)化学稳定性好，有高的抗蚀性能；(7)不易产生表面缺陷，铸件表面有良好的光泽和低的表面粗糙度，而且易于进行表面处理；(8)铸造铝合金的加工性能好，可用压模、硬(永久)模、生砂和干砂模、熔模、石膏型祷造模进行铸造生产，也可用真空铸造、低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形，生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。
2.3．2铸造铝合金的牌号与状态表示方法铸造铝合金可分为热处理强化型和非热处理强化型两大类。
目前，世界各国已开发出了大量洪铸造的铝合金，但目前基本的合金只有以下6类：(1)A1-Cu铸造铝合金；(2)Al-Cu-Si铸造铝合金；(3)Al-Si铸造铝合金；(4)Al-Mg铸造铝合金；(5)A1-zn-Mg铸造铝合金；(6)Al-Sn铸造铝合金：铸造铝合金系目前国际上无统一标准，各国(公司)都有自己的合金命名及术语，下面分别简述如下。
2．3．2．1 中国铸造铝合金的牌号与状态表示方法(1)按GB8063规定，铸造铝合金牌号用化学元素及数字表示，数字表示该元素的平均含量。
在牌号的最前面用“z”表示铸造，例如ZAISi7Mg，表示铸造铝合金，平均含硅量为7％，平均含镁量小于1％。
另外还有用合金代号表示法，合金代号由字母“z”、“L”(分别是“铸”、“铝”的汉语拼音第一个字母)及其后的三位数字组成。
zL后面第一个数字表示台金系列．其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜，铝镁．铝锌系列合金，ZL舌面第二位、第三位两个数字表示顺字号。
几种铸造铝合金的铸造性能及力学性能分析
几种铸造铝合金的铸造性能及力学性能分析罗佳;孙亮【摘要】主要对3种铸造铝合金的铸造性能和力学性能进行研究对比.第一种是铝硅系的铸造铝合金,假设为A(ZL101,Al-7.1%Si-0.3%Mg);第二种是铝镁系的铸造铝合金,假设为B(ZL301,Al-10.0%Mg-0.09%Ti);第三种是最近新研制调配出的低镁低硅铝合金,假设为C(Al-2.5%Si-2.1%Mg-0.8%Mn-0.2%Cr).通过试验及结果对比可知,这3种铝合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率都表现出极好的强度,即具有很好的力学性能.其中,合金A的铸造性能良好;合金B的铸造性能、抗应力能力较差;低镁低硅的铝合金C的性能比较均衡,表现出很高的综合性能.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】2页(P30,32)【关键词】铝合金;铸造性能;力学性能【作者】罗佳;孙亮【作者单位】池州职业技术学院,池州 247000;池州职业技术学院,池州 247000【正文语种】中文就传统制造行业来说，普遍用到的铸造铝合金分为两大类。
一类是铝硅合金（如ZL101），可使用热处理强化后提高强度，延伸塑性[1]。
该合金的铸造性能优良，流动性好，较小的线收缩率，较低的热裂倾向，较高的气密性，但有产生缩孔的隐患，广泛应用于我国船舰雷达天线底座、泵外壳、齿轮箱、仪表壳等地方。
铝硅合金对海水腐蚀抗性较差，即便涂了防腐漆，也容易产生不规律的点片腐蚀。
另一类则是铝镁合金（如ZL301）对海水具有较强的抗腐蚀性能，铸造性能相对较差，且存在应力腐蚀倾向。
这两类铸造铝合金均不能满足舰船某些构件的应用需要。
因此，研制一种新型铸造铝合金，使其铸造工艺性能、力学性能及耐蚀性（包括抗应力腐蚀性能）等综合性能良好，满足舰船用铸造合金的要求，具有重大的国防意义[2]。
试验材料为A（ZL101，Al-7.1%Si-0.3%Mg）、B（ZL301，Al-10.0%Mg-0.09%Ti）及新近研制开发的低镁低硅铝合金C（Al-2.5%Si-2.1%Mg-0.8%Mn-0.2%Cr），均为砂型铸造[3]，分别通过细砂铸件铸造铝合金板试验，浇注温度为750℃。
铸造铝合金力学性能
SB
F
165
2
65
SB
T6
245
2
90
J
F
195
2
70
J
T6
275
100
ZAISi12Cu2Mgl
ZL108
J
Tl
195
——
85
J
T6
255
——
90
ZAISi12CulMgINil
ZL109
J
T1
195
90
J
T6
245
——
100
ZAISi5Cu6Mg
ZL110
S
F
125
——
80
J
F
155
——
铸造铝合金的力学性能
1合金分类和代号
合金代号是由表示铸铝的汉语拼音字母“ZL”及其后面的三个阿拉伯数字组成。
ZL后面第一位数字表示合金的系列，其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，ZL后面第二、三位数字表示合金的顺序号。
优质合金在其代号后附加字母“A”。
合金种类
Al-Si系
Al-Cu系
T2
退火
消除铸件在铸造加工过程中产生的应力，提高尺寸稳定性及合金的塑性。
T4
固溶处理加自然时效
通过加热保温及快速冷却实现固溶强化以提高合金的力学性能，特别是提高合金的塑性及常温工作下合金的抗腐蚀性能。
T5
固溶处理加不完全人工时效
固溶处理后进行不完全人工时效，时效是在较低的温度或较短时间下进行。目的是进一步提高合金的强度和硬度。
T9
冷热循环处理
充分消除铸件内应力及稳定尺寸。用于高精度铸件
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0.25
0.15
0.05
0.15
余量
5052
25
0.4
0.1
0.1
2.2-2.8
0.15-0.35
0.1
--
0.05
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余量
5083
23.8
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0.3-1.0
4.0-4.9
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0.25
0.15
0.05
0.15
余量
6061
23.6
0.7
0.15-0.4
0.15
0.8-1.2
36
45.7
ZL101A
2.68
557～613
21.4
963
150
36
44.2
ZL102
2.65
577～600
21.1
837
155
40
54.8
ZL104
2.65
569～601
21.7
753
147
37
46.8
ZL105
2.68
570～627
23.0
837
159
36
46.2
ZL106
2.73
—
21.4
963
3A21
原LF21
5005
－
5019
－
6B02
原LD2－1
7A09
原LC9
5050
－
6A51
曾用651
7A10
原LC10
5251
－
6101
－
7A15
曾用LC15、157
5052
－
6101A
－
7A19
曾用919、LC19
5154
－
6005
－
7A31
曾用183-1
5154A
－
6005A
－
7A33
曾用LB733
●
--
--
Alumould
●
--
--
Mic-6
●
--
--
2024
●
--
--
K-100
●
--
--
产品参数
中、美常用铝合金牌号对照表
中国CL5-1
1070、1060、1050、1030、1100
LY11、LY12、LY1
2017、2024、2117
C --淬火状态
LD --锻铝合金（Ai - Mg - Si & Cu - Mg - Si）
CZ --淬火、自然时效状态
LT --特殊铝合金
CZY --淬火、自然时效，冷作状态
-
CS --淬火、人工时效状态
-
CSY --淬火、人工时效，冷作状态
-
Y2 --半硬状态
-
RCS（T5）--风冷、人工时效状态
铝合金牌号
及状态
拉伸强度(25°C MPa)
屈服强度(25°C MPa)
硬度500kg力10mm球
延伸率1.6mm(1/16in)厚度
5052-H112
195
127
65
26
5083-H112
275-350
210
65
16
6061-T651
310
276
95
12
7075-T651
572
503
150
11
2024-T351
470
325
120
20
铝合金的典型物理性能(Typical Physical Properties)
铝合金牌号及状态
热膨胀系数
(20-100℃)
μm/m·k
熔点范围
(℃)
电导率20℃(68℉)
(%IACS)
电阻率20℃(68℉)
Ωmm2/m
密度(20℃)(g/cm3)
2024-T351
23.2
500-635
5454
－
6351
－
7A52
曾用LC52、5210
5554
－
6060
－
7003
原LC12
5754
－
6061
原LD30
7005
－
5056
原LF5－1
6063
原LD31
7020
－
5356
－
6063A
－
7022
－
5456
－
6070
原LD2－2
7050
－
5082
－
6181
－
7075
－
5182
－
6082
－
7475
LC6、LC4、LC9
7001、7178、7075
LC5、LC10
7076、7175、7079
LD11
4032
中国新旧合金牌号对照表（GB/T 3190-1996）
新牌号
旧牌号
新牌号
旧牌号
新牌号
旧牌号
1A99
原LG5
2B12
原LY9
3003
－
1A97
原LG4
2A13
原LY13
3103
－
1A95
－
2A14
2024-T351
23.2
500-635
30
0.058
2.82
5052-H112
23.8
607-650
35
0.050
2.72
5083-H112
23.4
570-640
29
0.059
2.72
6061-T651
23.6
580-650
43
0.040
2.73
7050-T7451
23.5
490-630
41
0.0415
963
134
34
52.2
ZL203
2.80
—
23.0
837
154
35
43.3
ZL204A
2.81
544～650
22.03
—
—
—
—
ZL205A
2.82
544～633
21.9
888
113
—
—
Zl206
2.90
542～631
20.6
—
155
—
64.5
ZL207
2.83
603～637
23.6
—
96.3
—
53
572
503
150
11
2024-T351
470
325
120
20
铝合金的典型物理性能(Typical Physical Properties)
铝合金牌号及状态
热膨胀系数
(20-100℃)
μm/m·k
熔点范围
(℃)
电导率20℃(68℉)
(%IACS)
电阻率20℃(68℉)
Ωmm2/m
密度(20℃)(g/cm3)
（GB/T16475－1996）基础状态代号、名称及说明与应用
代号
名称
说明与应用
F
自由加工状态
适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定
O
退火状态
适用于经完全退火获得最低强度的加工产品
H
加工硬化状态
适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理H代号后面必须跟有两位或三位阿拉伯数字
原LY2
2117
－
5A13
原LF13
2A04
原LY4
2218
－
5A30
曾用2103、LF16
2A06
原LY6
2618
－
5A33
原LF33
2A10
原LY10
2219
曾用LY19、147
5A41
原LT41
2A11
原LY11
2024
－
5A43
原LF43
2B11
原LY8
2124
－
5A66
原LT66
2A12
原LY12
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圆筒或活塞
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泵体
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电子
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电工
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紧固件
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屏蔽线
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风叶
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家具
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筒状容器
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硬件装置
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医疗设备
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1145
－
2004
－
5A02
原LF2
1035
代L4
2011
－
5A03
原LF3