（1）为便于对铸造铝合金中Al-Cu合金的具体选用，不可不知我国制定的Al-Cu合金牌号、代号、化学成分，及其力学性能 在各种铸铝合金中，Al-Cu系铸造合金的重要性仅次于Al-Si合金，其铜含量一般在5%左右。表3-147是从国家标准GB/T 1173—1995摘出的有关牌号、代号和化学成分及杂质总量，表3-148是其力学性能。

（2）要使铸造Al-Cu二元合金获得最大固溶强化效果，铜含量不宜超过5.5%图3-129所示为Al-Cu二元相图的铝角。可见铜在α（Al）固溶体中的溶解度在二元共晶温度548℃时，约为5.65%。在铸造条件下，冷却速度较快，处于不平衡状态，因此，Cu高于5.0%的合金，在铸态时也出现α（Al）+（CuAl₂）共晶体。CuAl₂常用θ来表示。室温下，铜在α（Al）固溶体中的溶解度降至0.1%以下，因此，这种合金可进行固溶强化。Cu4.5%～5.5%的合金能获得最大的强化效果。含铜超过5.5%，固溶处理后出现残留CuAl₂，含铜愈多，合金组织中CuAl₂就愈多，因而使热处理强化效果降低，力学性能下降。所以当铜含量超过7%时，合金通常都在铸态下使用。这种显著的热处理强化作用，主要是由于淬火和时效后，合金组中出现大量弥散分布的θ′相（CuAl₂的过渡相），使α（Al）固溶体的结晶点阵扭曲（畸变），并封闭了晶粒间的滑移面的缘故。

表3-147 铸造铝合金中的Al-Cu合金的化学成分及杂质总量（GB/T 1173—1995）

①ZL205A的其他化学成分为：Cd0.15%～0.25%、V0.05%～0.30%、Zr0.05%～0.20%、B0.005%～0.060%。

表3-148铸造铝合金中的Al-Cu合金的力学性能（GB/T 1173—1995）

①铸造方法中的代号见表3-143的注①。

②合金状态的代号见表3-143的注②。(www.daowen.com)

图3-129 Al-Cu二元相图的铝角

Al-Cu二元合金ZAlCu4的代号为ZL203（见表3-147～148），成分为Cu4.0%～5.0%，余为Al，铸态组织由α（Al）及少量CuAl₂组成。α（Al）有严重的晶内偏析。该合金熔炼工艺简单，经固溶处理，人工时效后，力学性能大幅度提高，α（Al）晶内偏析消除，但铸造性能差，用作形状简单的、承受中等载荷的中、小型零件，如托架和工作温度不超过200℃，并要求切削加工性能好的零件，如曲柄箱体、飞轮箱体等。

（3）在Al-Cu二元合金的基础上加入少量锰和钛，可成为重要的、代号为ZL201和ZL201A耐热高强度铸铝合金，其原因不可不究 在代号为ZL203铸铝合金的基础上加入少量锰，即是重要的耐热高强度铸铝ZAlCu5Mn，代号为ZL201，成分：Cu4.5%～5.3%，Mn0.6%～1.0%，Ti0.15%～0.35%。铸态组织为在α（Al）固溶体的晶界上分布着二元共晶α（Al）+Cu₂^Mn3 Al20及因非平衡结晶形成的三元共晶α（Al）+CuAl₂+Cu₂ Mn₃ Al₂₀。Cu₂ Mn₃ Al₂₀常用T_Mn代表。由于锰在铝中扩散速度很小，凝固时，部分锰即呈过饱和态存在于α（Al）固溶体中。固溶处理（T₄）时，一方面，非平衡的三元共晶体中的CuAl₂和T_Mn溶入α（Al）中，另一方面，过饱和态的锰在α（Al）内生成二次T_Mn相呈弥散状析出，起强化作用。随后时效（T₆）过程中，CuAl₂沉淀硬化，即也呈弥散状析出，进一步提高合金的强度。只有二元共晶中的T_Mn相在T₆处理过程中形态不改变，仍以不连续的网状分布在α（Al）晶界上，此T_Mn相不仅成分和结晶点阵复杂，而且400℃以下，在α（Al）中的溶解度变化很小，高温下比较稳定，不易凝聚长大，热硬性又很高，所以能改善合金的高温性能。

加入的锰除了部分形成耐热的T_Mn相以外，尚有部分溶入α（Al），因为锰呈表面活性，不平衡结晶时富集在晶界附近，抑制了晶界的扩散。由于上述原因，锰的加入量虽不多，但能大幅度提高合金的室温、高温力学性能。加锰的合金，在300℃温度下，经100h的抗拉强度比不加锰的合金要高2.3倍。另外，Al-Cu合金的热裂倾向大，但铜含量大于4.5%的合金内加入超过0.5%Mn时，即能改善热裂倾向。这是因为锰增加了组织中的共晶体量的缘故。

加入Ti0.15%～0.35%，可使合金组织得到显著的细化，从而使非平衡态的三元共晶中的CuAl₂和T_Mn相在固溶处理时更充分溶入α（Al）中，分布更均匀，充分发挥它阻碍晶间滑移的作用，提高强化效果。另外，少量钛Ti也能改善合金的热裂倾向。因为晶粒细化使合金凝固时形成晶体骨架时间延迟；并且细小的晶粒间有较大的连接表面，因而在固相温度附近合金有较好的力学性能，提高了合金的抗热裂性能。

（4）代号为ZL201和ZL201A的铸铝合金，其锰含量最好不超过1.0%，钛量也不宜太少或过多。代号为ZL201和ZL201A的铸铝合金的锰含量0.6%～1.0%，如果锰含量超过1.0%，合金耐热性虽有所提高，但二元共晶组织中不溶的T_Mn相增多，晶粒尺寸也增大，使室温强度下降，脆性增加。锰量过多，还易引起锰的偏析，使力学性能下降，所以锰量最好控制在1.0%以下。

ZL201和ZL201A的铸铝合金的钛含量为0.15%～0.35%，钛量过少，则细化效果差；过多时，熔炼过程将产生钛的偏析，在坩埚底部出现粗大的TiAl3片状化合物聚集，保温时间越长，TiAl₃化合物的晶粒也越粗大，浇注时，即成为杂质混入铸件，使力学性能变坏，因此，钛含量不宜过多或太少。