更新时间：2024-03-09 01:44
铸造铝合金是以熔融金属充填铸型，获得各种 形状零件毛坯的铝合金。具有低密度， 比强度较高，抗蚀性和铸造工艺性好， 受零件结构设计限制小等优点。分为 Al-Si和Al-Si-Mg-Cu为基的中等强 度合金；Al-Cu为基的高强度合金；Al-Mg为基的耐蚀合金；Al-Re为基 的热强合金。大多数需要进行热处理 以达到强化合金、消除铸件内应力、稳 定组织和零件尺寸等目的。用于制造梁、 燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气 唇口和发动机的机匣等。还用于制造 汽车的气缸盖、变速箱和活塞，仪器仪 表的壳体和增压器泵体等零件。
采用铸造工艺直接获得所需零件所使用的铝合金。要求它有理想的铸造性：良好的流动性，较小的收缩、热裂及冷裂倾向性，较小的偏析和吸气性。铸造铝合金的元素含量一般高于相应变形铝合金的，多数合金接近共晶成分。
1905～1925年，欧美国家在研究铝合金相图的基础上开展了工业铝合金的研究。最初研究了铝-镍合金，但其铸造性能不佳，因此镍未能成为主要强化元素。其后研究了在铝中加入铜、镁、锰、硅等元素，获得了较为理想的性能，因而发展了一些二元及多元的铸造铝合金，其中著名的硅铝明合金在1920年前后用于工业。
铸造铝合金具有良好的铸造性能，可 以制成形状复杂的零件；不需要庞大的附加设备；具有节约金属、降低成本、减 少工时等优点，在航空工业和民用工业得到广泛应用。用于制造梁、 燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气 唇口和发动机的机匣等。还用于制造 汽车的气缸盖、变速箱和活塞，仪器仪 表的壳体和增压器泵体等零件。
现代铸造铝合金按主要加入的元素可分为4个系列，即：铝硅系、铝铜系、铝镁系及铝锌系。对这4个系列，各国都有相应的合金和合金牌号的标记。中国采用ZL+3位数字标记法，第一位数字表示合金系，其中：1表示铝硅合金系，2表示铝铜合金系，3表示铝镁合金系，4表示铝锌合金系，第二、三位数字表示合金序号。中国的几种典型铸造铝合金如表所示，根据合金的使用特性可分为：耐热铸造铝合金、气密铸造铝合金、耐蚀铸造铝合金和可焊铸造铝合金
通常硅含量为4%～13%，又称“硅铝明”合金。铸造性能最佳，裂纹倾向性极小，收缩率低，有很好的耐蚀性和气密性以及足够的力学性能和焊接性能。此系合金在工业上的应用虽较铝-铜系合金晚些，但于1920年发现可进行变质处理后，使该系合金的组织和性能得到改善，拓宽了使用范围，在用量上几乎占铸造铝合金的50%。铝硅系合金可分为共晶型、亚共晶型、过共晶型和添加铜、镁、锰等复杂的共晶合金。ZL102合金为典型的二元共晶合金，共晶温度为577℃，共晶成分为12.6%Si，共晶温度下α固溶体中溶解1.6%Si，室温下溶解约0.05%Si；β相为铝溶于硅中的固溶体，其溶解度极小，因而共晶组织为α+Si两相组成。多元合金的组织中，除α和硅外，还有θ（CuAl2）、W （AlxMg5Si4）等相（见铝合金的相）。含铜的铝硅合金可热处理强化，但耐蚀性差。合金中硅相的形状对强度和塑性有显著的影响，通过变质处理（在熔体中加入钠或锑），使硅相球化，合金的组织和性能得以改善。过共晶合金中的粗大初晶硅有害于力学性能和切削性能，常加入磷，形成AlP化合物，使初晶硅细化，减少其有害影响。
是最早出现的工业铸造铝合金。该系合金有高的强度和热稳定性，但铸造性和耐蚀性差。铜含量一般低于铜在铝中的溶解度极限（5.85%），平衡组织中无共晶体，非平衡条件下，可能出现少量共晶体，经固溶处理，使固溶体过饱和，可获得时效强化效果。合金中加入锰、钛可使晶粒细化，能补充强化和改善耐蚀性。
该系合金强度高，耐蚀性最佳，密度小，有较好的气密性。铝镁二元铸造合金，镁含量高达11.5%，多元合金中的镁含量一般为5%左右。合金的组织为α+β（Mg5Al8）相组成，热处理的强化效果不明显，主要为固溶强化。β（Mg5Al8）相沿晶界呈网状析出时，抗蚀性和力学性能变坏。为防止β（Mg5Al8）相沿晶界析出，多在固溶状态下使用。合金中加入硅和锰能改善合金的流动性。
该系合金在铸造状态就具备淬火组织特征，不进行热处理就可获得高的强度，但合金的密度大，不适宜制作飞机零件。该合金系是在硅铝明合金的基础上加锌而成，因此亦称“锌硅铝明”合金。
中国几种典型铸造铝合金的主要成分和性能
①铸造方法中：S—沙模铸造；j—金属模铸造；R—熔模铸造；K—壳型铸造；B—变质处理；
②合金状态中：F—铸态；T1—自然时效；T4—固溶处理加自然时效；T5—固溶处理加不完全人工时效；T6—固溶处理加完全人工时效。
铝合金精炼主要是去除合金液中的气体和非金属夹杂物。铝合金中的气体主要是氢（占85%以上），夹杂物主要是氧化铝。由于氢在液态和固态铝合金中的饱和溶解度相差近20倍，在铝合金凝固过程中极易析出氢，使铸件产生针孔。夹杂物和气体是相互作用的，在工业纯铝中每100 g铝合金液中氢含量高于0.1 m L时，就会出现气孔，而在高纯铝中每100 g铝合金液中含氢量高达0.4 m L时，才会出现气孔。可见除气必须除渣，而除渣是除气的基础。
铝合金常用的精炼剂是六氯乙烷或氯盐，这种精炼剂除气和除渣效果非常好，但不利于环保，正在逐步被无毒精炼剂取代。国内外研究者开发了两类有效的精炼方法，即旋转叶轮法（RID法）和喷射熔剂法（FI法）。旋转叶轮法（RID法）是往合金液中通惰性气体，通过叶轮旋转切割将大气泡打碎成直径约为0.5 m m的小气泡，它们均匀分布于合金液中，缓缓上升，可提高除气效果；熔剂喷射法（FI法）是将粉状熔剂以惰性气体作载体均匀喷入合金液，增加熔剂与合金液接触面积，增强除渣作用，同时熔剂改变气泡与合金液界面的性质，提高惰性气体的除氢效果。目前，效果比较好的精炼方法是将上述两种方法结合起来使用，即旋转喷吹法，在旋转叶轮法的基础上，往合金液中喷粉状熔剂。