سیلیکون فلزی (SI) یک افزودنی مهم در تولید آلیاژ آلومینیوم است و باعث افزایش خواص مکانیکی ، کارایی و عملکرد می شود. در زیر نقش ها و برنامه های اصلی آن وجود دارد:
1. عنصر آلیاژ در آلیاژهای آلومینیوم سیلیکون (AL-SI)
عملکرد اصلی:
سیلیکون نقطه ذوب آلومینیوم را کاهش داده و بهبود می بخشدسیالیتدر حین ریخته گری ، شکل دادن به شکل های پیچیده.
فرم های aساختار بیرونی(al-si eutectic در 12.6 ٪ si) ، قدرت و انعطاف پذیری متعادل.
سری آلیاژ مشترک:
A3xx (به عنوان مثال ، A356 ، A380):به طور گسترده در قطعات خودرو (بلوک های موتور ، چرخ ها) با 5-12 ٪ SI استفاده می شود.
4xxx (به عنوان مثال ، 4043 ، 4047):آلیاژهای سیلیکون بالا (5-12 ٪ SI) برای جوشکاری سیم ها و ورق های برقی.
2. بهبود قابلیت بازی
افزایش سیالیت:
سیلیکون ویسکوزیته آلومینیوم مذاب را کاهش می دهد و قالب های پیچیده را به طور موثر پر می کند.
مقاومت گرم اشک آور:
ترک های انقباض حرارتی را در حین جامد کردن کاهش می دهد ، برای ریخته گری با فشار بالا (HPDC) بسیار مهم است.
3. خصوصیات مکانیکی
قدرت و سختی:
سیلیکون سخت شکل می گیردذرات سیلیکون اولیه in hypereutectic alloys (Si >12 ٪) ، بهبود مقاومت در برابر سایش (به عنوان مثال ، پیستون ها ، آسترهای سیلندر).
تنظیم انعطاف پذیری:
محتوای سیلیکون کنترل شده (7-12)) قدرت و کشیدگی را برای اجزای ساختاری متعادل می کند.
4. هدایت حرارتی و الکتریکی
اتلاف گرما:
آلیاژهای Al-Si (به عنوان مثال ، A390 با 17 ٪ SI) در غرق گرما و محفظه های الکترونیکی استفاده می شود.
کاربردهای برقی:
آلیاژهای کم سیلیکون (به عنوان مثال ، سری 1xxx) هدایت بالای آلومینیوم را برای خطوط انتقال برق حفظ می کنند.
5. مقاومت در برابر خوردگی
مقاومت اکسیداسیون:
سیلیکون یک لایه محافظ Sio₂ را تشکیل می دهد و مقاومت در برابر اکسیداسیون و محیط های اسیدی را تقویت می کند.
استفاده دریایی و اتومبیل:
آلیاژهای مانند A413 (11-13 ٪ SI) در اجزای دریایی و قطعات موتور در معرض مایعات خورنده استفاده می شوند.
6. سبک وزن در صنعت خودرو
اجزای موتور:
آلیاژهای Hypereutectic Al-Si (به عنوان مثال ، A390) در حالی که دچار درجه حرارت بالا می شوند ، وزن موتور را کاهش می دهند.
پانل های بدن:
آلیاژهای کم سیلیکون (به عنوان مثال ، سری 6xxx) قدرت و تشکیل آن را برای قاب های سبک وزن ترکیب می کنند.
7. آلیاژهای مخصوص سیلیکون بالا
کامپوزیت های سیلیکون-آلومینیوم (SI-AL):
آلیاژهای با 15-30 ٪ SI (به عنوان مثال ، ALSI30) برای بسته بندی الکترونیکی و مدیریت حرارتی.
تولید افزودنی:
آلیاژهای AL-SI پودر شده (به عنوان مثال ، Alsi10mg) در چاپ سه بعدی برای هوافضا و وسایل پزشکی استفاده می شود.
8. الزامات خلوص
سیلیکون درجه متالورژی (MG-SI):
98-99 ٪ خلوص (آهن<0.5%, Al <0.5%) suffices for most casting alloys.
سیلیکون با خلوص بالا:
خلوص 99.5 ٪ برای هوافضا یا آلیاژهای درجه الکترونیکی برای به حداقل رساندن خرابی های ناخالصی محور.
نمونه های کلیدی صنعتی
| کاربرد | الیاژ | محتوای SI | فواید |
|---|---|---|---|
| بلوک موتور | A356 | 6.5–7.5% | سبک وزن ، قدرت بالا به وزن |
| پیستون | A390 | 16–18% | مقاومت در برابر سایش ، ثبات حرارتی |
| ورق های برزمی | 4043 | 4.5–6.0% | نقطه ذوب کم ، مقاوم در برابر خوردگی |
| غرق شدن | A383 | 9.5–11.5% | اتلاف حرارتی کارآمد |
ادغام فرآیند تولید
آماده سازی آلیاژ:
سیلیکون در کوره های القایی یا واژگون به آلومینیوم مذاب اضافه می شود.
پالایش دانه:
همراه با استرانسیوم (SR) یا سدیم (NA) برای اصلاح مورفولوژی سیلیکون (به عنوان مثال ، کروی).
ریخته گری/تشکیل:
ریخته گری ، ریخته گری ماسه ای یا اکستروژن بر اساس نیازهای نهایی محصول.
چالش ها:
تفکیک سیلیکون:توزیع ناهموار در آلیاژهای hypereutectic به نرخ خنک کننده کنترل شده نیاز دارد.
ماشینکاری: High-silicon alloys (>12 ٪ Si) ابزارهای با الماس را ساینده و خواستار هستند.
نوآوری ها:
مواد افزودنی نانو سیلیکون:خصوصیات مکانیکی را بدون ایجاد انعطاف پذیری بهبود بخشید.
سیلیکون بازیافت شده:استفاده از سیلیکون ثانویه از زباله های پانل خورشیدی برای کاهش هزینه ها و تأثیرات زیست محیطی.
