Како метал силицијум побољшава својства алуминијумских легура

Силицијум металје један од најкритичнијих и најчешће коришћених легирајућих елемената у производњи алуминијума. Његов додатак, који се обично креће од 5% до 20% у зависности од серије легуре, фундаментално трансформише физичке, механичке и карактеристике обраде алуминијума. Побољшања се могу категорисати у неколико кључних области.

Ово је примарни разлог за додавање силицијума у ​​легуре за ливење (попут серије 4ккк). Силицијум значајно снижава тачку топљења алуминијум-силицијумског еутектичког система. Нижа тачка топљења и смањена површинска напетост побољшавају истопљену легуруфлуидност. Ово му омогућава да потпуније и са финијим детаљима попуни замршене и танке{1}}шупљине са танким зидовима, драстично смањујући дефекте као што су хладно затварање или погрешно покретање. За ливнице, ово значи могућност производње сложенијих, лакших и димензионално прецизних одливака са већим приносом и мањом потрошњом енергије током ливења.

Док су честице чистог силицијума крхке, њихова уједначена дисперзија унутар мекше алуминијумске матрице стваракомпозитна{0}}микроструктура. Ова дисперзија ојачава легуру кроз неколико механизама:

Јачање дисперзије:Чврсте честице силицијума делују као препреке кретању дислокација (дефекти у кристалној решетки), што отежава пластично деформисање метала.

Стврдњавање преципитацијом (у легурама које се -обрађују топлотом):У легурама које садрже елементе попут магнезијума (нпр. А356, А357), силицијум формира фина интерметална једињења (попут Мг₂Си) током термичке обраде (отврдњавање преципитацијом или „старење“). Ови нано{5}}талози стварају огромна унутрашња поља напрезања, драматично повећавајући легурејачина попуштања и тврдоћа.

Алуминијум се подвргава значајној контракцији запремине током очвршћавања. Метални силицијум мења образац очвршћавања повећањем количине еутектичке фазе (истовремена кристализација Ал и Си), која се учвршћује у ужем температурном опсегу и са мање контракције него примарна алуминијумска фаза. Овосмањује укупну порозност скупљања. Што је још важније, побољшана флуидност и специфична секвенца очвршћавања помажу легури да издржи термичка напрезања у полу-чврстом стању, чиме се минимизира ризик одврело кидање-пукотине које се јављају током завршних фаза очвршћавања у затвореним калупима. Ово је кључно за производњу звучних,{2}}непропусних одливака као што су блокови мотора аутомобила или главе цилиндра.

Присуство чврстих честица силицијума позитивно утиче на операције након{0}}лијевања. Контролисана, добро{2}}распршена фаза силицијума се побољшаваобрадивоститако што помаже у разбијању струготине и смањивању-ивице на резним алатима, што доводи до боље завршне обраде површине. Штавише, ове тврде честице побољшавају легуруотпорност на хабање. In applications like automotive pistons (which often use hypereutectic alloys with >12% Си), изложене честице силицијума на површини стварају издржљив слој са ниским-трењем који је отпоран на хабање и абразију, значајно продужавајући животни век компоненте.

Сам силицијум је веома{0}}отпоран на корозију. У легурама алуминијума-силицијума, доприноси формирању стабилнијег и приоњивијег оксидног слоја. Док легуре са високим{4}}силицијумом могу бити теже анодизирати до савршено уједначене боје (пошто силицијум не анодизира и остаје тамно сив), основна подлога показује добру општу отпорност на корозију. За арх

Туралне или морске примене, ово је драгоцена имовина.

Укратко, метал силицијум није само адитив, већ и средство за трансформацију у металургији алуминијума. Пребацује алуминијум из меког метала који се веома скупља-у свестрани инжењерски материјал који може да испуни захтевне захтеве заснага, лакоћа, сложеност и издржљивостширом индустрије од аутомобилске и ваздухопловне до потрошачке електронике и грађевинарства. Прецизна контрола садржаја силицијума, заједно са другим елементима и техникама обраде, омогућава металурзима да прилагоде легуре алуминијума за изузетно широк спектар примена.