Per què les plantes d'alumini necessiten silici metall?

Silici metall (silici industrial)és un additiu bàsic en la producció d'aliatges d'alumini. El seu component bàsic és Si superior o igual al 98% (qualificacions principals com ara441#i3303#), amb un contingut d'impureses estrictament controlat (Fe inferior o igual al 0,4%, Al inferior o igual al 0,4%, etc.). La seva compatibilitat amb l'alumini es deriva de dues característiques principals:

 El silici i l'alumini poden formar una solució sòlida infinita. A una temperatura eutèctica de 577 graus, la solubilitat màxima del silici en alumini arriba a l'1,65%, proporcionant un ampli espai per al control del rendiment.

 L'addició de silici pot reduir el punt de fusió dels aliatges d'alumini (l'alumini pur es fon a 660 graus, mentre que els aliatges d'alumini que contenen un 12% de silici es fonen a 577 graus), alhora que optimitzen la fluïdesa de la fusió i resolen els reptes de formació de materials d'alumini complexos.

(1) Millora del rendiment: construcció de l'"esquelet mecànic" d'alumini

El silici metall millora significativament les propietats mecàniques bàsiques dels aliatges d'alumini mitjançant un mecanisme dual d'enfortiment de la solució sòlida i l'enfortiment de la precipitació:

Enfortiment de la solució sòlida:

Els àtoms de silici s'integren a la gelosia de la matriu d'alumini, induint la distorsió de la gelosia, dificultant el moviment de dislocació i millorant simultàniament la duresa i la resistència a la tracció de l'aliatge d'alumini.

Enfortiment de la precipitació:

En els aliatges d'Al-Mg{-Si, el silici i el magnesi formen una fase d'enfortiment de Mg₂Si (fase '') amb una proporció atòmica d'1,73:1. Després del tractament d'envelliment T6, la fase '' precipita uniformement, augmentant la resistència a la fluència de l'aliatge de 100MPa a més de 300MPa.

Optimització sinèrgica:

El silici, combinat amb elements com el manganès i el titani, pot formar una fase dispersa d'AlFeMn (mida 0,5-2μm), inhibint el creixement del gra i augmentant la resistència a l'impacte de l'aliatge d'alumini en un 20% -30%, evitant el risc de fractura fràgil.

(2) Mecanitzat millorat: reducció de la "dificultat de conformació" de la producció

El silici metàl·lic és clau per resoldre els punts dolorosos del mecanitzat d'aliatges d'alumini, especialment adequat per a la producció de perfils complexos i peces de fosa:

Fluidesa de colada millorada:

El silici pot reduir la viscositat de la fosa d'aliatge d'alumini en un 30% -40%, millorant significativament la capacitat d'ompliment, fent-lo adequat per a peces estructurals complexes com ara components de fosa a pressió integrada d'automòbils i components aeroespacials.

Tendència reduïda d'esquerdes en calent:

El silici pot perfeccionar l'estructura de solidificació dels aliatges d'alumini, reduir el rang de temperatura de solidificació i permetre l'alliberament uniforme de l'esforç durant el refredament de la fosa, reduint la incidència de defectes d'esquerdament en calent en més d'un 60%;

Rendiment de mecanitzat optimitzat:

Els aliatges d'alumini fos que contenen entre un 5% i un 13% de silici són menys propensos a enganxar-se l'eina durant el tall, augmentant l'eficiència del mecanitzat entre un 25% i un 30% i reduint el desgast de les eines en un 40%, cosa que els fa especialment adequats per a la producció de peces mecanitzades.

(3) Durabilitat millorada: donar a l'alumini un "escut de resistència a la corrosió i al desgast"

El silici metall pot optimitzar l'estabilitat química i la resistència al desgast dels aliatges d'alumini, allargant la seva vida útil:

Resistència a la corrosió millorada:

El silici pot formar una pel·lícula d'òxid densa (pel·lícula composta SiO₂-Al₂O₃) a la superfície de l'alumini, dificultant la reacció entre l'oxigen i la matriu interna, reduint la taxa de corrosió dels aliatges d'alumini en ambients humits, àcids i alcalins en un 50%-70%, fent-lo adequat per a motors de construcció i altres escenaris exteriors;

Resistència al desgast millorada:

Les partícules de silici dels aliatges d'alumini tenen una duresa alta (duresa Mohs 7.0), que pot formar una estructura de "dispersió de partícules dures", reduint el desgast per fricció. Amb un contingut de silici del 3%, l'aliatge d'alumini presenta un coeficient de fricció tan baix com 0,052 i una quantitat de desgast de només 64,8 mg, demostrant una resistència al desgast òptima.

Optimització de l'estabilitat tèrmica:

L'aliatge d'alumini aeroespacial AA7075 que conté 0,1-0,2% de silici conserva el 85-90% de la seva resistència després de 1000 hores d'exposició a 150 graus, amb una susceptibilitat significativament reduïda a la corrosió del límit del gra.

(4) Adaptable a múltiples escenaris: admet l'"aplicació transfronterera-" de materials d'alumini

La composició del silici metàl·lic es pot controlar amb precisió, permetent que els aliatges d'alumini s'adaptin a les necessitats de diferents indústries, que és el suport bàsic per a les plantes d'alumini per expandir els seus mercats:

Aeroespacial:

Utilitzant silici metall d'alta puresa 3303# (Si superior o igual al 99,3%, Fe inferior o igual al 0,3%), controlant el contingut de silici en aliatges d'alumini al 0,10-0,20% i coordinant-se amb el control de la relació Fe/Si (1,5-2,0), el cicle de fatiga d'alumini pot augmentar de 1x10 a 2.0. 3,7 × 10⁶ cicles, que compleixen els estrictes requisits dels llargs de les ales d'avions i els tancs de propulsor de coets;

Fabricació d'automòbils:

Utilitzant silici metàl·lic 441#, controlant el contingut de silici dels aliatges d'alumini al 6-10%, produint peces de fosa a pressió integrades sense calor-, garantint una resistència a la tracció superior o igual a 300 MPa i reduint els costos de producció, adequat per a carrosseries de vehicles d'energia nova, cubs de rodes i altres components;

Construcció i electrònica:

Ús ordinari de materials d'alumini de construcció553 # silici metall(Si superior o igual al 98%), amb un contingut de silici del 0,5-1,5%, equilibra la resistència i la processabilitat; Els aliatges d'alumini utilitzats per a carcasses de dispositius electrònics controlen el contingut de silici a menys o igual al 0,2% per garantir l'acabat de la superfície i la conductivitat.

(1) Control precís de la quantitat d'addició

 Aliatges d'alumini fos:El contingut de silici sol ser del 5% al ​​13%; Els aliatges d'alumini reciclats, a causa del contingut de silici en els residus d'alumini, poden reduir la seva addició al 5-7%;
 Aliatges d'alumini forjat:El contingut de silici és majoritàriament per sota del 0,5%, afegit indirectament mitjançant aliatges intermedis d'alumini-silici;
 Eviteu l'addició excessiva:Quan el contingut de silici supera el 13%, l'allargament de l'aliatge d'alumini disminuirà significativament (menys o igual al 5%), la duresa es deteriorarà i serà propens a la fragilitat.

(2) Procés de fosa i purificació

 Temperatura de fosa:Controlat a 720-780 graus per garantir la dissolució completa del silici metàl·lic i evitar defectes de rendiment causats per partícules no dissoltes;

 Tractament de purificació:La filtració ceràmica de tres -etapes (30→50→70ppi) + agitació electromagnètica (intensitat del camp magnètic 0,15T) s'utilitza per eliminar inclusions de silici, reduint la mida de la inclusió de 15μm a menys de 3μm;

 Tractament homogeni:S'utilitza un procés d'escalfament de dues-etapes (300 graus/4 h + 450 grau/12 h) per garantir una distribució uniforme del silici i reduir les fluctuacions de rendiment.