Waarom hebben aluminiumfabrieken siliciummetaal nodig?

Siliciummetaal (industrieel silicium)is een kernadditief bij de productie van aluminiumlegeringen. De kerncomponent is Si Groter dan of gelijk aan 98% (reguliere kwaliteiten zoals441#En3303#), met strikt gecontroleerd onzuiverheidsgehalte (Fe kleiner dan of gelijk aan 0,4%, Al kleiner dan of gelijk aan 0,4%, enz.). De compatibiliteit met aluminium komt voort uit twee hoofdkenmerken:

 Silicium en aluminium kunnen een oneindige vaste oplossing vormen. Bij een eutectische temperatuur van 577 graden bereikt de maximale oplosbaarheid van silicium in aluminium 1,65%, wat voldoende ruimte biedt voor prestatiecontrole.

 De toevoeging van silicium kan het smeltpunt van aluminiumlegeringen verlagen (puur aluminium smelt bij 660 graden, terwijl aluminiumlegeringen die 12% silicium bevatten smelten bij 577 graden), terwijl tegelijkertijd de smeltvloeibaarheid wordt geoptimaliseerd en de vormingsproblemen van complexe aluminiummaterialen worden opgelost.

(1) Prestatieverbetering: het bouwen van het "mechanische skelet" van aluminium

Siliciummetaal verbetert de mechanische kerneigenschappen van aluminiumlegeringen aanzienlijk door een dubbel mechanisme van versterking van vaste oplossingen en versterking van neerslag:

Versterking van vaste oplossingen:

Siliciumatomen integreren in het aluminiummatrixrooster, veroorzaken roostervervorming, belemmeren dislocatiebewegingen en verbeteren tegelijkertijd de hardheid en treksterkte van de aluminiumlegering.

Neerslagversterking:

In Al-Mg-Si-legeringen vormen silicium en magnesium een ​​Mg₂Si-versterkingsfase ('fase) bij een atoomverhouding van 1,73:1. Na de T6-verouderingsbehandeling slaat de ''-fase gelijkmatig neer, waardoor de vloeigrens van de legering toeneemt van 100 MPa tot meer dan 300 MPa.

Synergetische optimalisatie:

Silicium kan, gecombineerd met elementen zoals mangaan en titanium, een AlFeMn-gedispergeerde fase vormen (grootte 0,5-2 μm), waardoor de korrelgroei wordt geremd en de slagvastheid van de aluminiumlegering met 20% -30% wordt verhoogd, waardoor het risico op brosse breuk wordt vermeden.

(2) Verbeterde bewerking: vermindering van de "vormmoeilijkheden" van de productie

Metallisch silicium is de sleutel tot het oplossen van de pijnpunten bij het bewerken van aluminiumlegeringen, en is vooral geschikt voor de productie van complexe profielen en gietstukken:

Verbeterde gietvloeibaarheid:

Silicium kan de viscositeit van smeltingen van aluminiumlegeringen met 30% -40% verminderen, waardoor de vulcapaciteit aanzienlijk wordt verbeterd, waardoor het geschikt wordt voor complexe structurele onderdelen zoals geïntegreerde spuitgietstukken voor auto's en ruimtevaartcomponenten.

Verminderde neiging tot heet kraken:

Silicium kan de stollingsstructuur van aluminiumlegeringen verfijnen, het stollingstemperatuurbereik verkleinen en een uniforme spanningsvrijgave mogelijk maken tijdens het afkoelen van het gieten, waardoor de incidentie van warmscheurdefecten met meer dan 60% wordt verminderd;

Geoptimaliseerde bewerkingsprestaties:

Gegoten aluminiumlegeringen die 5%-13% silicium bevatten, zijn minder gevoelig voor vastlopen van het gereedschap tijdens het snijden, waardoor de bewerkingsefficiëntie met 25%-30% toeneemt en de slijtage van het gereedschap met 40% wordt verminderd, waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor de productie van bewerkte onderdelen.

(3) Verbeterde duurzaamheid: aluminium een ​​"corrosie- en slijtvastheidsschild" geven

Siliciummetaal kan de chemische stabiliteit en slijtvastheid van aluminiumlegeringen optimaliseren, waardoor hun levensduur wordt verlengd:

Verbeterde corrosieweerstand:

Silicium kan een dichte oxidefilm (SiO₂-Al₂O₃-composietfilm) op het oppervlak van aluminium vormen, waardoor de reactie tussen zuurstof en de interne matrix wordt belemmerd, waardoor de corrosiesnelheid van aluminiumlegeringen in vochtige, zure en alkalische omgevingen met 50%-70% wordt verminderd, waardoor het geschikt wordt voor waterbouwkunde, bouwmaterialen voor buitengebruik en andere scenario's;

Verbeterde slijtvastheid:

De siliciumdeeltjes in aluminiumlegeringen hebben een hoge hardheid (Mohs-hardheid 7,0), die een "harde deeltjesdispersie" -structuur kan vormen, waardoor wrijvingsslijtage wordt verminderd. Met een siliciumgehalte van 3% vertoont de aluminiumlegering een wrijvingscoëfficiënt van slechts 0,052 en een slijtagehoeveelheid van slechts 64,8 mg, wat een optimale slijtvastheid aantoont.

Optimalisatie van de thermische stabiliteit:

AA7075 aluminiumlegering voor de ruimtevaart die 0,1-0,2% silicium bevat, behoudt 85-90% van zijn sterkte na 1000 uur blootstelling aan 150 graden, met aanzienlijk verminderde gevoeligheid voor korrelgrenscorrosie.

(4) Aanpasbaar aan meerdere scenario's: ondersteuning van de "grensoverschrijdende toepassing" van aluminiummaterialen

De samenstelling van metallisch silicium kan nauwkeurig worden gecontroleerd, waardoor aluminiumlegeringen zich kunnen aanpassen aan de behoeften van verschillende industrieën, wat de belangrijkste ondersteuning is voor aluminiumfabrieken om hun markten uit te breiden:

Lucht- en ruimtevaart:

Door gebruik te maken van 3303# siliciummetaal met hoge- zuiverheid (Si groter dan of gelijk aan 99,3%, Fe kleiner dan of gelijk aan 0,3%), waarbij het siliciumgehalte in aluminiumlegeringen wordt geregeld op 0,10-0,20% en wordt gecoördineerd met de Fe/Si-verhoudingsregeling (1,5-2,0), kan de levensduur van aluminiummaterialen worden verlengd van 2,1×10⁶ cycli tot 3,7 x 10⁶ cycli, die voldoen aan de strenge eisen van vliegtuigvleugelliggers en raketbrandstoftanks;

Automobielproductie:

Met behulp van 441# metallisch silicium, waarbij het siliciumgehalte van aluminiumlegeringen wordt beperkt tot 6-10%, warmte-vrije geïntegreerde gegoten onderdelen worden geproduceerd, waardoor een treksterkte groter dan of gelijk aan 300 MPa wordt gegarandeerd en de productiekosten worden verlaagd, geschikt voor carrosserieën, wielnaven en andere componenten van nieuwe energievoertuigen;

Constructie en elektronica:

Gebruik van gewone bouwaluminiummaterialen553 # siliciummetaal(Si Groter dan of gelijk aan 98%), met een siliciumgehalte van 0,5-1,5%, brengt sterkte en verwerkbaarheid in evenwicht; Aluminiumlegeringen die worden gebruikt voor behuizingen van elektronische apparaten regelen het siliciumgehalte tot minder dan of gelijk aan 0,2% om de oppervlakteafwerking en geleidbaarheid te garanderen.

(1) Nauwkeurige controle van de toegevoegde hoeveelheid

 Gegoten aluminiumlegeringen:Het siliciumgehalte is gewoonlijk 5% -13%; Bij gerecycleerde aluminiumlegeringen kan de toevoeging ervan, vanwege het siliciumgehalte in afvalaluminium, worden verlaagd tot 5-7%;
 Gesmeed aluminium legeringen:Het siliciumgehalte ligt meestal onder de 0,5% en wordt indirect toegevoegd via aluminium-siliciumtussenlegeringen;
 Vermijd overmatige toevoeging:Wanneer het siliciumgehalte hoger is dan 13%, zal de rek van de aluminiumlegering aanzienlijk afnemen (minder dan of gelijk aan 5%), zal de taaiheid verslechteren en zal deze gevoelig zijn voor brosheid.

(2) Smelt- en zuiveringsproces

 Smelttemperatuur:Gecontroleerd op 720-780 graden om volledige oplossing van siliciummetaal te garanderen en prestatiefouten veroorzaakt door onopgeloste deeltjes te voorkomen;

 Zuiveringsbehandeling:Drie-traps keramische filtratie (30→50→70ppi) + elektromagnetisch roeren (magnetische veldsterkte 0,15T) wordt gebruikt om siliciuminsluitsels te verwijderen, waardoor de grootte van de insluitsels wordt verkleind van 15 μm tot minder dan 3 μm;

 Homogene behandeling:Er wordt een twee- verwarmingsproces (300 graden/4 uur + 450 graden/12 uur) gebruikt om een ​​uniforme siliciumverdeling te garanderen en prestatieschommelingen te verminderen.