Metāliskais silīcijs (SI) ir kritiska piedevas alumīnija sakausējuma ražošanā, uzlabojot mehāniskās īpašības, kastējamību un veiktspēju. Zemāk ir tās galvenās lomas un lietojumprogrammas:
1. Leģēšanas elements alumīnija silikona (al-si) sakausējumos
Primārā funkcija:
Silīcijs samazina alumīnija kušanas temperatūru un uzlabojasšķidrumsLiešanas laikā, nodrošinot sarežģītas formas.
Veido aeutektiskā struktūra(Al-Si eutektika pie ~ 12,6% Si), līdzsvarošanas izturība un elastība.
Parastā sakausējuma sērija:
A3XX (piemēram, A356, A380):Plaši izmanto automobiļu daļās (motora blokos, riteņos) ar 5–12% SI.
4xxx (piemēram, 4043, 4047):Augstas silikonu sakausējumi (5–12% SI) metināšanas vadiem un cietlodēšanas lapām.
2. Izskatāmības uzlabošana
Plūstamības uzlabošana:
Silīcijs pazemina izkausētā alumīnija viskozitāti, efektīvi piepildot sarežģītas veidnes.
Karsta asaru pretestība:
Samazina termiskās saraušanās plaisas sacietēšanas laikā, kritiski augsta spiediena liešanas liešanai (HPDC).
3. Mehāniskās īpašības
Spēks un cietība:
Silīcijs veidojas smagiPrimārās silīcija daļiņas in hypereutectic alloys (Si >12%), uzlabojot nodiluma izturību (piemēram, virzuļi, cilindru starplikas).
Liekuma pielāgošana:
Kontrolēts silīcija saturs (7–12%) līdzsvaro stiprību un pagarinājumu strukturālajām sastāvdaļām.
4. Termiskā un elektriskā vadītspēja
Karstuma izkliede:
Al-Si sakausējumus (piemēram, A390 ar 17% SI) tiek izmantoti siltuma izlietnēs un elektroniskos korpusos.
Elektriskās lietojumprogrammas:
Zema silikonu sakausējumi (piemēram, 1xxx sērija) saglabā alumīnija augsto vadītspēju enerģijas pārvades līnijām.
5. Izturība pret koroziju
Rezistence pret oksidāciju:
Silīcijs veido aizsargājošu sio₂ slāni, uzlabojot izturību pret oksidāciju un skābo vidi.
Jūras un automobiļu izmantošana:
Sakausējumus, piemēram, A413 (11–13% SI), tiek izmantoti jūras komponentos un motora daļās, kas pakļautas kodīgiem šķidrumiem.
6. Viegli automobiļu rūpniecībā
Motora komponenti:
Hipereutektiski al-Si sakausējumi (piemēram, A390) samazina motora svaru, vienlaikus izturot augstas temperatūras.
Ķermeņa paneļi:
Zema silikonu sakausējumi (piemēram, 6xxx sērija) apvieno stiprību un formējamību viegliem transportlīdzekļu rāmjiem.
7. Augstas silikona specialitātes sakausējumi
Silīcija-alumīnija (si-al) kompozītmateriāli:
Sakausējumi ar 15–30% SI (piemēram, ALSI30) elektroniskai iesaiņošanai un termiskajai pārvaldībai.
Piedevu ražošana:
3D drukāšanai tiek izmantoti pulverveida al-Si sakausējumi (piemēram, ALSI10MG) 3D drukāšanā.
8. Tīrības prasības
Metalurģijas pakāpes silīcijs (MG-SI):
98–99% tīrība (Fe<0.5%, Al <0.5%) suffices for most casting alloys.
Augstas tīrības silīcija:
99,5% tīrība aviācijas un kosmosa vai elektroniskas klases sakausējumiem, lai samazinātu uz piemaisījumu balstītas kļūmes.
Galvenie rūpniecības piemēri
| Pieteikums | Sakausējums | Si saturs | Pabalsti |
|---|---|---|---|
| Motora bloki | A356 | 6.5–7.5% | Viegls, augsts izturības līdz svaram |
| Virzuļi | A390 | 16–18% | Nodiluma pretestība, termiskā stabilitāte |
| Bazarotās lapas | 4043 | 4.5–6.0% | Zema kušanas temperatūra, izturīgs pret koroziju |
| Siltuma izlietnes | A383 | 9.5–11.5% | Efektīva termiskā izkliede |
Ražošanas procesa integrācija
Sakausējuma sagatavošana:
Silīciju pievieno izkausētai alumīnijam indukcijas vai reverberācijas krāsnīs.
Graudu uzlabošana:
Apvienojumā ar stroncija (SR) vai nātriju (NA), lai modificētu silīcija morfoloģiju (piemēram, sferoidizācija).
Liešana/formēšana:
Die liešana, smilšu liešana vai ekstrūzija, pamatojoties uz galaprodukta prasībām.
Izaicinājumi:
Silīcija segregācija:Nevienmērīgam sadalījumam hipereutektiskos sakausējumos nepieciešami kontrolēti dzesēšanas ātrumi.
Mašīnas spēja: High-silicon alloys (>12% si) ir abrazīvi, prasīgi instrumenti ar dimantu.
Jauninājumi:
Nano-Silicon piedevas:Uzlabot mehāniskās īpašības, neapdraudot elastību.
Pārstrādāts silīcijs:Izmantojot sekundāro silīcija no saules paneļu atkritumiem, lai samazinātu izmaksas un ietekmi uz vidi.
