Зашто је алуминијумским фабрикама потребан метал силицијум?

Метални силицијум (индустријски силицијум)је основни адитив у производњи легура алуминијума. Његова основна компонента је Си већи или једнак 98% (маинстреам класе као нпр441#и3303#), са строго контролисаним садржајем примеса (Фе мањи или једнак 0,4%, Ал мањи или једнак 0,4% итд.). Његова компатибилност са алуминијумом произилази из две главне карактеристике:

 Силицијум и алуминијум могу да формирају бесконачан чврст раствор. На еутектичкој температури од 577 степени, максимална растворљивост силицијума у ​​алуминијуму достиже 1,65%, пружајући довољно простора за контролу перформанси.

 Додатак силицијума може да снизи тачку топљења легура алуминијума (чисти алуминијум се топи на 660 степени, док се легуре алуминијума које садрже 12% силицијума топе на 577 степени), док истовремено оптимизује течљивост растопа и решава изазове формирања сложених алуминијумских материјала.

(1) Побољшање перформанси: Изградња „механичког скелета“ од алуминијума

Метални силицијум значајно побољшава основне механичке особине алуминијумских легура кроз двоструки механизам јачања чврстог раствора и јачања падавина:

Јачање чврстог раствора:

Атоми силицијума се интегришу у решетку алуминијумске матрице, изазивајући дисторзију решетке, ометајући кретање дислокација и истовремено побољшавајући тврдоћу и затезну чврстоћу легуре алуминијума.

Јачање падавина:

У легурама Ал-Мг-Си, силицијум и магнезијум формирају фазу јачања Мг₂Си (''фаза) у атомском односу 1,73:1. Након третмана старења Т6, ''фаза се равномерно таложи, повећавајући границу течења легуре са 100МПа на преко 300МПа.

Синергистичка оптимизација:

Силицијум, у комбинацији са елементима као што су манган и титанијум, може да формира АлФеМн дисперговану фазу (величине 0,5-2μм), инхибирајући раст зрна и повећавајући жилавост легуре алуминијума на удар за 20%-30%, избегавајући ризик од кртог лома.

(2) Побољшана обрада: Смањење "тешкоће формирања" производње

Метални силицијум је кључан за решавање болних тачака машинске обраде алуминијумских легура, посебно погодних за производњу сложених профила и одливака:

Побољшана течност ливења:

Силицијум може да смањи вискозитет талине алуминијумских легура за 30%-40%, значајно повећавајући капацитет пуњења, чинећи га погодним за сложене структурне делове као што су интегрисано ливење под притиском у аутомобилима и компоненте за ваздухопловство.

Смањена тенденција врућег пуцања:

Силицијум може побољшати структуру очвршћавања легура алуминијума, сузити температурни опсег очвршћавања и омогућити равномерно ослобађање напрезања током хлађења ливења, смањујући појаву врућих дефеката пуцања за више од 60%;

Оптимизоване перформансе обраде:

Легуре ливеног алуминијума које садрже 5%-13% силицијума су мање склоне лепљењу алата током сечења, повећавајући ефикасност обраде за 25%-30% и смањујући хабање алата за 40%, што их чини посебно погодним за производњу машински обрађених делова.

(3) Повећана издржљивост: давање алуминијума „штитом отпорности на корозију и хабање“

Метални силицијум може да оптимизује хемијску стабилност и отпорност на хабање алуминијумских легура, продужавајући њихов век трајања:

Побољшана отпорност на корозију:

Силицијум може да формира густ оксидни филм (СиО₂-Ал₂О₃ композитни филм) на површини алуминијума, ометајући реакцију између кисеоника и унутрашње матрице, смањујући стопу корозије легура алуминијума у ​​влажним, киселим и алкалним срединама за 50%-70%, чинећи га погодним за друге грађевинске материјале и моторе на отвореном;

Побољшана отпорност на хабање:

Честице силицијума у ​​легурама алуминијума имају високу тврдоћу (тврдоћа по Мохсу 7,0), која може формирати структуру "дисперзије тврдих честица", смањујући хабање због трења. Са садржајем силицијума од 3%, легура алуминијума показује коефицијент трења од чак 0,052 и количину хабања од само 64,8 мг, што показује оптималну отпорност на хабање.

Оптимизација термичке стабилности:

АА7075 ваздухопловна алуминијумска легура која садржи 0,1-0,2% силицијума задржава 85-90% своје чврстоће након 1000 сати излагања на 150 степени, уз значајно смањену подложност корозији на границама зрна.

(4) Прилагодљиво на више сценарија: Подршка „прекограничној-примени“ алуминијумских материјала

Састав металног силицијума се може прецизно контролисати, омогућавајући алуминијумским легурама да се прилагоде потребама различитих индустрија, што је основна подршка фабрикама алуминијума да прошире своја тржишта:

Ваздухопловство:

Коришћењем силицијумског метала високе- 3303# (Си већи или једнак 99,3%, Фе мањи од или једнак 0,3%), контролисање садржаја силицијума у легурама алуминијума на 0,10-0,20% и координација са контролом односа Фе/Си (1,5-2,0 век трајања материјала од алуминијума), повећани век трајања алуминијумских материјала може бити од 1,5 до 2,0%. 2,1×10⁶ циклуса до 3,7×10⁶ циклуса, испуњавајући строге захтеве за крила авиона и резервоаре за ракетно гориво;

Производња аутомобила:

Користећи метални силицијум 441#, контролишете садржај силицијума у ​​легурама алуминијума на 6-10%, производећи интегрисане ливене делове без топлоте-обезбеђујући затезну чврстоћу већу од или једнаку 300МПа и смањујући трошкове производње, погодно за каросерије нових енергетских возила, главчине точкова и друге компоненте;

Грађевинарство и електроника:

Употреба обичних грађевинских алуминијумских материјала553# силицијум метал(Си већи или једнак 98%), са садржајем силицијума од 0,5-1,5%, балансира снагу и обрадивост; легуре алуминијума које се користе за кућишта електронских уређаја контролишу садржај силицијума на мање од или једнако 0,2% да би се обезбедила завршна обрада површине и проводљивост.

(1) Прецизна контрола количине додавања

 Легуре ливеног алуминијума:Садржај силицијума је обично 5% -13%; рециклиране легуре алуминијума, због садржаја силицијума у ​​отпадном алуминијуму, могу имати смањење додатка на 5-7%;
 Коване легуре алуминијума:Садржај силицијума је углавном испод 0,5%, индиректно се додаје преко алуминијум-силицијума међулегура;
 Избегавајте прекомерно додавање:Када садржај силицијума пређе 13%, издужење легуре алуминијума ће се значајно смањити (мање или једнако 5%), жилавост ће се погоршати и биће склона кртости.

(2) Процес топљења и пречишћавања

 Температура топљења:Контролисано на 720-780 степени да би се осигурало потпуно растварање силицијумског метала и избегли дефекти у перформансама узроковани нераствореним честицама;

 Третман пречишћавања:Тростепена керамичка филтрација (30→50→70ппи) + електромагнетно мешање (јачина магнетног поља 0,15Т) се користи за уклањање инклузија силицијума, смањујући величину инклузије са 15 μм на испод 3 μм;

 Хомогени третман:Двостепени{0}}процес грејања (300 степени/4х + 450 степена/12х) се користи да би се обезбедила уједначена дистрибуција силицијума и смањиле флуктуације перформанси.