Metallic silicium (SI) is een kritisch additief in de productie van aluminiumlegering, het verbeteren van mechanische eigenschappen, castability en prestaties. Hieronder staan de belangrijkste rollen en toepassingen:
1. Legeringselement in aluminium-silicium (al-Si) legeringen
Primaire functie:
Silicium vermindert het smeltpunt van aluminium en verbetertvloeibaarheidTijdens het gieten, het inschakelen van complexe vormen.
Vormt eeneutectische structuur(Al-Si eutectisch bij ~ 12,6% Si), evenwichtssterkte en ductiliteit.
Gemeenschappelijk Legering Serie:
A3XX (bijv. A356, A380):Op grote schaal gebruikt in auto -onderdelen (motorblokken, wielen) met 5-12% SI.
4xxx (bijv. 4043, 4047):High-Silicon-legeringen (5-12% SI) voor het lassen van draden en vezelbladen.
2. Verbetering van de gietbaarheid
Vloeistofverbetering:
Silicium verlaagt de viscositeit van gesmolten aluminium en vult ingewikkelde schimmels efficiënt.
Hete scheurweerstand:
Vermindert thermische krimpscheuren tijdens stolling, cruciaal voor hogedruk die gieten (HPDC).
3. Mechanische eigenschappen
Kracht en hardheid:
Silicium vormt hardPrimaire siliciumdeeltjes in hypereutectic alloys (Si >12%), verbetering van de slijtvastheid (bijv. Pistons, cilinder voeringen).
Ductiliteitsaanpassing:
Gecontroleerd siliciumgehalte (7-12%) brengt sterkte en verlenging in evenwicht voor structurele componenten.
4. Thermische en elektrische geleidbaarheid
Warmte -dissipatie:
Al-Si-legeringen (bijv. A390 met 17% SI) worden gebruikt in koellichamen en elektronische behuizingen.
Elektrische toepassingen:
Low-Silicon-legeringen (bijv. 1xxx-serie) behouden de hoge geleidbaarheid van aluminium voor vermogenstransmissielijnen.
5. Corrosieweerstand
Oxidatieweerstand:
Silicium vormt een beschermende Sio₂ -laag, die de weerstand tegen oxidatie en zure omgevingen verbetert.
Gebruik van marien en automotive:
Legeringen zoals A413 (11–13% SI) worden gebruikt in mariene componenten en motoronderdelen die worden blootgesteld aan corrosieve vloeistoffen.
6. Lichtgewicht in de auto -industrie
Motorcomponenten:
Hyphereutectische Al-Si-legeringen (bijv. A390) verminderen het motorgewicht terwijl het weerstand is.
Lichaamspanelen:
Low-Silicon-legeringen (bijv. 6xxx-serie) combineren sterkte en vormbaarheid voor lichtgewicht voertuigframes.
7. High-Silicon speciale legeringen
Silicium-aluminium (SI-AL) composieten:
Legeringen met 15-30% SI (bijv. ALSI30) voor elektronische verpakkingen en thermisch beheer.
Additieve productie:
Al-Si-legeringen in poedervorm (bijv. ALSI10mg) worden gebruikt in 3D-printen voor ruimtevaart- en medische hulpmiddelen.
8. Zuiverheidseisen
Metallurgische graad silicium (Mg-Si):
98–99% zuiverheid (FE<0.5%, Al <0.5%) suffices for most casting alloys.
High-zuiver silicium:
99,5% zuiverheid voor ruimtevaart- of elektronische kwaliteitlegeringen om door onzuiverheid gedreven storingen te minimaliseren.
Belangrijke industriële voorbeelden
| Sollicitatie | Legering | SI -inhoud | Voordelen |
|---|---|---|---|
| Motorblokken | A356 | 6.5–7.5% | Lichtgewicht, hoge sterkte-gewicht |
| Zuigers | A390 | 16–18% | Draag weerstand, thermische stabiliteit |
| Sollingsheets | 4043 | 4.5–6.0% | Laag smeltpunt, corrosiebestendig |
| Koellichamen | A383 | 9.5–11.5% | Efficiënte thermische dissipatie |
Integratie van productieproces
Legering Voorbereiding:
Silicium wordt toegevoegd aan gesmolten aluminium in inductie of galmovens.
Graan verfijning:
Gecombineerd met strontium (SR) of natrium (NA) om siliciummorfologie (bijv. Sferoidisatie) te wijzigen.
Gieten/vormen:
Die casting, zandgieten of extrusie op basis van de vereisten van het eindproduct.
Uitdagingen:
Siliconen segregatie:Ongelijke distributie in hypereutectische legeringen vereist gecontroleerde koelsnelheden.
Machinabiliteit: High-silicon alloys (>12% SI) zijn schurend en veeleisende gereedschap met diamanten.
Innovaties:
Nano-Silicon-additieven:De mechanische eigenschappen verbeteren zonder ductiliteit in gevaar te brengen.
Gerecycled silicium:Het gebruik van secundair silicium van verspilling van zonnepaneel om de kosten en de impact van het milieu te verlagen.
