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Aluminiumsilizium-Legierung (Aluminiumsilizium-Legierung) ist eine Schmiede- und Gießlegierung mit Aluminium und Silizium als Hauptkomponenten. Der allgemeine Siliziumgehalt beträgt 11%, wobei eine kleine Menge Kupfer, Eisen und Nickel hinzugefügt wird, um die Festigkeit zu verbessern. Die Dichte beträgt etwa 2,6 ~ 2,7g/cm3, und die Wärmeleitfähigkeit ist etwa 101 ~ 126W/(m·ºC). Der Young-Modul ist 71,0GPa, der Schlagwert liegt bei etwa 7 ~ 8,5J und die Ermüdungsgrenze bei ±45MPa.
Wegen seines geringen Gewichts, der guten Wärmeleitfähigkeit, der Festigkeit, der Härte und der Korrosionsbeständigkeit, ist AI-Si Legierung weit verbreitet in der Automobilindustrie und in der Maschinenfertigung, um einige Teile zu bilden, die unter gleitenden Reibungsbedingungen verwendet werden.
l-Si-Legierung ist eine sehr wichtige industrielle Legierung, weit verbreitet in der Luftfahrt, Transport, Bau, Automobil und anderen wichtigen Industrien verwendet wird, wird auch bei der Herstellung von niedrigen und mittleren Festigkeit der Form von komplexen Gussteilen, wie Abdeckplatte, Motorgehäuse, Halterung, und auch als Lötmittel verwendet. Die Legierung ist eine typische eutektische Legierung mit einfachem Phasendiagramm und ohne Zwischenverbindungen. Es hat die Vorteile einer guten Gießleistung, hohe Festigkeit und niedrigen Preis. Aluminium ist das dritte Hauptgruppenelement, und Silizium ist das Halbleiterelement, die feste Löslichkeit der anderen ist sehr klein. [2]
Leistung und Verwendung
Wenn der Siliziumgehalt niedrig ist (wie 0,7), hat Al-Si-Legierung gute Duktilität und wird häufig als Deformationslegierung verwendet. Wenn der Siliziumgehalt höher ist (z. B. 7%), wird die Aluminium-Silizium-Legierung Schmelze besser gefüllt und wird oft als Gießlegierung verwendet. Wenn der Siliziumgehalt den eutektischen Al-Si-Punkt (Siliziumgehalt 12,6%) überschreitet und der Siliziumpartikelgehalt bis zu 14,5% ~ 25% beträgt, können die umfassenden mechanischen Eigenschaften durch Zugabe einer bestimmten Menge an Ni, CU, mg und anderen Elementen verbessert werden. Sie können in Pkw-Motoren anstelle von Gusseisen-Zylindern mit erheblichen Gewichtsreduzierung verwendet werden. Die als Zylinder verwendete Aluminiumsilizium-Legierung kann durch elektrochemische Verfahren behandelt werden, um das Oberflächenaluminium zu ätzen und das primäre Siliziumpartikel, das in der Matrix in der Zylinderwand eingebettet ist, zu behalten.seine Abriebfestigkeit und Abriebfestigkeit können erheblich verbessert werden. Unter ihnen ist die Legierung mit 11% ~ 13% Silizium eines der besten Kolbenwerkstoffe für sein geringes Gewicht, niedrigen Ausdehnungskoeffizienten und hohe Korrosionsbeständigkeit.
Elektrothermische Produktion
Die metallurgische Temperatur der Aluminiumsilizium-Legierung durch elektrische Heizung produziert ist etwa 2000ºC. Im Prozess der Metallurgie sind Aluminiumoxid und Siliziumoxid flüssig, die in der Regel durch kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel reduziert werden. Im Allgemeinen ist die höchste Temperatur des Mineralofens erreicht werden kann, ist etwa 1350~2200ºC.
Redaktionelle Übertragung von Komponenten und Organisationen
Al-si-Legierung hat ein einfaches eutektisches Phasendiagramm, wie im "Al+Si-Binärphasendiagramm" gezeigt. Bei Raumtemperatur gibt es nur α (Al) und p (Si) Phasen. Die Eigenschaften von α (Al) und β (Si) sind denen von reinem Silizium ähnlich. Der Si-Gehalt der eutektischen Legierung beträgt 12,6%. Die Mikrostruktur der subeutektischen Legierung besteht aus α (Al) + eutektischem Kristall (α+p), die hypereutektische Legierung aus β (Si) + eutektischem Kristall (α+β). Durch die Einführung von Spurenphosphor in kristallines Silizium reichen sogar 10ppm Phosphor an Alp aus, um Primärsilizium in einer 9%igen Si-subeutektischen Legierung zu produzieren und das eutektische Silizium zu groben Platten zu führen.
Mit dem Anstieg des Siliziumgehalts nimmt das Kristallisationstemperaturintervall ab, der eutektische Kristall steigt und die Fließfähigkeit steigt. Wenn die Schrumpfrate von Silizium sehr gering ist, sinkt auch die lineare Schrumpfrate der Legierung, und die Heißrissneigung nimmt entsprechend ab. Die latente Wärme der Kristallisation von Silizium ist groß, und die Fließfähigkeit ist noch höher als die der eutektischen Legierung, bis der Gehalt an Si erreicht 20%. Wenn der Si-Gehalt 16% ~ 18% beträgt, ist der Liquiditätsspitzen zu verzeichnen.
Obwohl eutektische AI-Si-binäre Legierung ausgezeichnete Gießeigenschaften hat, kann sie wegen ihrer schlechten mechanischen Eigenschaften nur für Hochgeschwindigkeitskühlguss-Verfahren wie Druckguss und Extrusionsguss verwendet werden. Für Sandguss, Gipsguss und andere Gießverfahren mit langsamer Abkühlrate muss eine metamorphe Behandlung zur Verfeinerung eutektischem Silizium durchgeführt werden, um angemessene mechanische Eigenschaften zu erhalten.
Der Modifizierungsprozess der Veredelung eutektischem Silizium kann nicht auch Primärsilicium verfeinern. Für hypereutektische Legierungen mit einer großen Menge an primärem Silizium muss Phosphor hinzugefügt werden, um primäres Silizium zu verfeinern, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
Der Siliziumgehalt hat Einfluss auf Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, linearen Ausdehnungskoeffizienten, Dichte und Leitfähigkeit der Al-Si-Binärlegierung. Mit der Erhöhung des Siliziumgehalts nehmen Verschleiß, Korrosion, linearer Ausdehnungskoeffizient, Dichte und Leitfähigkeit linear ab.
Aluminium Plastizität ist groß, Schneiden müssen viel Arbeit verbrauchen, mit der Erhöhung der Silizium, eutektische Erhöhung, Schneidarbeit reduziert werden kann, Aber eutektische Siliziumhärte ist hoch, leicht zu tragen das Werkzeug, vor allem das grobe anfängliche Silizium der eutektischen Legierung, Werkzeugverschleiß ist ernster, die Oberfläche der Verarbeitung ist sehr rau. Um die Bearbeitbarkeit zu verbessern, können neben der entsprechenden Modifikationsbehandlung auch eutektisches Silizium und Primärsilizium, Bismut, Blei und andere leicht bearbeitbare Elemente hinzugefügt werden. Für hypereutektische Legierungen können Diamantschneidwerkzeuge verwendet werden, und die beste Schnittgeschwindigkeit und geeignete Schneidflüssigkeit können ausgewählt werden, um eine glatte Bearbeitungsfläche zu erhalten.
Um die verschiedenen Service- und technologischen Eigenschaften der Legierung zu berücksichtigen, beträgt der Siliziumgehalt von Al-Si-Legierungen im Allgemeinen 7% ~ 12%.
Der Vertreter der Al-Si-binären Legierung ist ZL102 Legierung, die Zusammensetzung ist 10% ~ 13% Si, der Rest ist Aluminium, die metallographische Struktur ist α (Al) + eutektisch (α+β) und eine kleine Menge an primärem Silizium. Die Legierung ZL102 hat folgende Eigenschaften.
1) die stärkende Wirkung der Wärmebehandlung ist gering und die mechanischen Eigenschaften sind nicht hoch
Die Löslichkeit von Silizium in α (Al) Festlösung beträgt 1,65% bei 577ºC und sinkt bei Raumtemperatur auf 0,05%. Die verstärkende Wirkung der Wärmebehandlung ist jedoch nicht groß, und die künstliche Alterung nach der Behandlung von Feststofflösungen kann die Festigkeit der Legierung nur um 10% ~ 20% erhöhen, da Silizium Niederschlag und Akkumulationsgeschwindigkeit sehr schnell ist, auch im Prozess der Behandlung von Feststofflösungen auftreten können Feststofflösung Zersetzung, Siliziumpartikelausfällung, keine kohärente oder semi-kohärente Übergangsphase, also generell nur Glühen, um die interne Spannung zu beseitigen. Die mechanischen Eigenschaften von ZL102 sind nicht hoch.
2) ausgezeichnete Gießleistung
Die nahezu eutektische Al-Si-Binärlegierung hat ein kleines Kristallisationstemperaturintervall und ein großes Kristallisationspotential Wärme von Silizium, so dass die Fließfähigkeit die Krone der Aluminiumguss-Legierung ist, und die Tendenz der konzentrierten Schrumpfung Hohlraum ist groß. Eine angemessene Steigleitung sollte so eingestellt werden, dass dichte Gussteile entstehen, die bis zur Zerstörung keine Leckage verursachen. Silizium reduziert die Löslichkeit von Wasserstoff nach der Erstarrung von flüssigem Aluminium, und Pinholes sind leicht zu produzieren, wenn die Raffination nicht ordnungsgemäß ist.
3) gute Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit
Al-si-Legierung hat weiche Phase α (Al) und harte Phase Silizium, und ist eine typische verschleißfeste Struktur mit guter Verschleißfestigkeit. Der Elektron-Potentialunterschied zwischen α (Al) und eutektischem Silizium ist nicht viel. Die Oberflächenschicht von Al2O3 ist dicht und hat eine schützende Wirkung auf die Matrix, so dass die Korrosionsbeständigkeit gut ist. Die eutektische Temperatur der ZL102-Legierung ist 577ºC, was höher ist als die anderer Aluminiumgusslegierungen. Es gibt kein Phänomen der Auflösung oder Aggregation der verstärkten Phase, wenn die Temperatur steigt, so ist die Hitzebeständigkeit die beste.
4) zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften ist eine metamorphe Behandlung durchzuführen
Die mechanischen Eigenschaften vor der Metamorphose sind gering und die Bearbeitungseigenschaften sind schlecht, so dass es notwendig ist, sich einer metamorphen Behandlung zu unterziehen, damit das lamellare eutektische Silizium in faseriges umgewandelt werden kann, und das primäre kristalline Silizium kann eliminiert werden, um die mechanischen Eigenschaften erheblich zu verbessern.
Zusammenfassend ist ZL102 Legierung geeignet für Druckguss oder Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit; dünne Wand, komplexe Gussteile, um kleine und mittlere Belastungen, wie den Rahmen, hellen Körper, Basis von verschiedenen Instrumenten, etc. Zu widerstehen [3]
Broadcast-Editor für die Behandlung von Verderben
Die Bedeutung der metamorphen Behandlung
Aluminium-Silizium-Legierung hat die Vorteile der niedrigen Dichte, hohe Festigkeit, gute Verschleiß-und Wärmebeständigkeit, kleine thermische Ausdehnungskoeffizient und so weiter. Es ist die am häufigsten verwendete und produktivste Legierung in Aluminiumguss-Legierung. Das typische eutektische Phasendiagramm zeigt, dass der Massenanteil des eutektischen Punktsiliziums 11,7% und die eutektische Temperatur 577ºC beträgt. Die maximale Festlöslichkeit von Silizium in Aluminium beträgt 1,65%, und die Festlöslichkeit bei Raumtemperatur beträgt etwa 0,05%. Die eutektische Reaktion ist: Je nach Siliziumgehalt kann die Al-Si-Legierung in subeutektische, eutektische und hypereutektische Legierungen unterteilt werden. In der Struktur der konventionellen Al-Si-Gießlegierung befinden sich acikuläres eutektisches Silizium und grobes und komplexes Primärsilizium, was die Eigenschaften der Legierung verschlechtert. In der Industrie wird Modifikation Behandlung verwendet, um die Morphologie der Siliziumphase zu ändern, so dass es gleichmäßig in der Matrix mit günstigen Form und kleiner Größe verteilt werden kann, was einen guten Effekt auf die Verbesserung der Leistung der Al-Si-Legierung Gussform hat. [4]
Methoden und Wirkungen der Metamorphose
Es gibt viele Arten von Elementen, wie Na, SR, Ba, Bi, SB und Seltene Erden-Element CE, die die Metamorphose von eutektischem Silizium in Al-Si-Legierung beeinflussen können. Unter ihnen ist Na die bedeutendste Metamorphose und die am häufigsten in der Produktion verwendet. In den letzten Jahren wurde die SR-Metamorphose auch schrittweise in der Produktion angewendet.
Wenn das flüssige Aluminium mit einem komplexen Salzmodifikator behandelt wird, der Natriumfluorid enthält (z. B. ωN▪F=45%, ωN▪Cl=40%, ωKCl=15%) oder wenn dem flüssigen Aluminium eine AI-SR-Legierung hinzugefügt wird, wenn das Restnum ωNa 0,001%-0,003% oder SR ωSr= 0,01%-0,03% beträgt, kann eine gute metamorphe Wirkung erzielt werden, Und das eutektische Silizium in der Legierungsstruktur wird faserig, was die Festigkeit und Plastizität der Legierung deutlich verbessert.
Der Modifizierungsprozess verändert nicht nur die Siliziumkristallstruktur, sondern auch den eutektischen Grad der Legierung. Der Na-Modifikationsprozess führt zu einer Verschiebung des eutektischen Punktes nach rechts, auch wenn der eutektische Siliziumgehalt zunimmt. Wenn die Legierung vor der Behandlung eutektische Zusammensetzung hat, wird sie nach der Behandlung subeutektische Zusammensetzung.
Die Modifikation Behandlung ist weit verbreitet in der Herstellung von Aluminiumguss-Legierung verwendet. Tatsächlich wird die ωSi=5~11% Aluminium-Silizium-Legierung innerhalb des Kristallzusammensetzung-Bereichs durchgeführt. Mit der Erhöhung des Siliziumgehalts der Legierung ist der Modifikationseffekt bedeutsamer, und die Vormodifikation hat einen größeren Effekt bei der Verbesserung der Plastizität der Legierung als bei der Verbesserung der Festigkeit.
Die Wirkung der metamorphen Behandlung hängt auch mit dem Kristallisationsunterkühlungsgrad der Legierung (Abkühlungsrate des Gussteils) zusammen. Je dicker die Gießwand, das heißt, je langsamer die Abkühlung, desto geringer die Wirkung der metamorphen Behandlung. Dies wird als Wanddicke Empfindlichkeit der metamorphen Behandlung bekannt. Ebenso ist die Wirkung der metamorphen Behandlung im Metallformguss bedeutender als im Sandformguss. Die Empfindlichkeit der Wanddicke variiert mit verschiedenen metamorphen Elementen. Wenn Na oder SR für Modifikationen verwendet wird, ist die Empfindlichkeit der Wanddicke gering, während wenn SB oder Bi für Modifikationen verwendet wird, ist die Empfindlichkeit der Wanddicke größer, das heißt, nur in dünnen Wandgussteilen oder in Metallformguss Bedingungen gibt es einen signifikanten Metamorphoseeffekt.
Die metamorphe Wirkung der Aluminium-Silizium-Legierung wird mit der Verlängerung der Zeit nach der Behandlung allmählich verschwinden. Das ist ähnlich dem Phänomen des Verfalls in Gusseisen. Die Verschlechterung der metamorphen Wirkung wird durch die allmähliche Abnahme der Restmenge der metamorphen Elemente mit der Verlängerung der Zeit verursacht. Bei der Temperatur von flüssigem Aluminium wird das in der Legierung enthaltene Na oder SR entweder oxidiert oder durch die Einwirkung von Wasser im Formmssand zerstört, und die Geschwindigkeit des Verschwindens hängt in gewissem Maße mit der chemischen Aktivität der metamorphen Elemente zusammen. Darüber hinaus beeinflussen der Schmelzpunkt und die relative Dichte metamorpher Elemente auch die Fluchtgeschwindigkeit. Aus der Perspektive der effektiven Zeit der Metamorphose hat Na die kürzeste effektive Zeit von 30-60min, SR 6-7h, Ba mehr als 5h und SB mehr als 100h, während Te seine Metamorphose fast unbegrenzt aufrechterhalten kann, und auch nach der Umgeltung der Legierung kommt es nicht zu metamorphem Zerfall.
Obwohl die effektive Zeit der Natriummetamorphose kurz ist, wird sie der Produktion Unannehmlichkeiten bringen, aber ihre metamorphe Wirkung ist die stärkste, so dass sie immer noch weit in der Produktion verwendet wird. SR hat starke Metamorphose und lange Metamorphose. Effektive Zeit, aber SR ist teuer, und SR-Verschlechterung wird die Ansaugung der Legierung zu erhöhen, so dass es nicht ersetzen kann Na derzeit.
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