铸造铝合金
铸造铝合金具有密度小、比强度和比刚度高、数控刀具性能好等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑、机械和食品包装等各行业。铸造铝合金除要求必要的力学性能和耐蚀性外，还应具有良好的铸造性能，为此铸造铝合金比变形铝合金含有较多的合金元素，可形成较多低熔点共晶体，以提高流动性，改善合金的铸造性能。
铸造铝合金根据合金成分及含量的不同，主要分为铝-硅系、铝-铜系、铝-镁系和铝-锌系等几大类。其中铝-硅系（Al-Si系）合金是航空工业中应用最广的铸造铝合金，该合金具有良好的铸造性能、耐蚀性能和力学性能；铝-铜系（Al-Cu系）合金是应用最早的一种铸造铝合金，其最大特点是耐热性高，因此适宜铸造高温铸件，但合金铸造性能和耐蚀性较差；铝-镁系（Al-Mg系）合金的最大特点是耐蚀性高，密度小（2.55x10kg/m），强度和韧性较高，切削加工性好，表面粗糙度值低；铝-锌系（Al-Zn系）合金的主要特点是具有良好的铸造性、可加工性、焊接性及尺寸稳定性，铸态下就具有时效硬化能力，故称为自强化合金。Al-Zn系铸造合金具有较高的强度，是一种最便宜的铸造合金，其主要缺点是耐蚀性差。
铸造铝合金常有的热处理有8种：T1时效，铸件铸造后不经固溶处理直接时效，目的是改善零件的切削加工性；T2退火，目的是消除铸造后的残余应力；T4淬火+自然时效，目的是提高强度和抗蚀性；T5火+部分人工时效，部分人工时效是在较低温度或较高温度经短时保温后完成的，目的是提高强度的同时保持较好的塑性；T6淬火+人工完全时效，完全人工时效是在较高温度或较低温度经长时保温后完成的，目的是获得最大的强化效果；T7淬火+稳定化回火，稳定化回火是接近工作温度下的回火（或时效），目的是获得较高强度和较好的尺寸稳定性；T8一淬火+软化回火，回火温度比T7还高，目的是降低硬度、提高塑性；铸淬，刚处于凝固状态的铸件，自高温入水急冷淬火，以保持原来的固溶状态，然后再进行人工时效的工艺。
介绍
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催化剂，但其铸造性能不佳，因此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。
应用
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。
分类
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
铝-硅系合金
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数控刀具性能，常加入磷，形成AlP化合物，使初晶硅细化，减少其有害影响。
铝铜系合金
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。
铝镁系合金
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。
铝锌系合金
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。
成分与性能
中原地区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。
铝合金精炼技术
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100g铝合金液中氢含量高于0.1mL时，就会出现气孔，而在高纯铝中每100g铝合金液中含氢量高达0.4mL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0.5mm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。