Proč hliníkárny potřebují křemík?

Silikonový kov (průmyslový křemík)je hlavní přísada při výrobě hliníkových slitin. Jeho základní složkou je Si Větší nebo rovný 98 % (běžné třídy jako např441#a3303#), s přísně kontrolovaným obsahem nečistot (Fe menší nebo rovno 0,4 %, Al menší nebo rovno 0,4 %, atd.). Jeho kompatibilita s hliníkem vychází ze dvou hlavních vlastností:

 Křemík a hliník mohou tvořit nekonečný pevný roztok. Při eutektické teplotě 577 stupňů dosahuje maximální rozpustnost křemíku v hliníku 1,65 %, což poskytuje dostatečný prostor pro kontrolu výkonu.

 Přídavek křemíku může snížit bod tání hliníkových slitin (čistý hliník se taví při 660 stupních, zatímco hliníkové slitiny obsahující 12 % křemíku se taví při 577 stupních), přičemž současně optimalizuje tekutost taveniny a řeší problémy tváření složitých hliníkových materiálů.

(1) Zlepšení výkonu: Vytvoření „mechanické kostry“ z hliníku

Silikonový kov významně zlepšuje mechanické vlastnosti jádra hliníkových slitin prostřednictvím duálního mechanismu zpevnění tuhého roztoku a precipitačního zpevnění:

Pevné posílení řešení:

Atomy křemíku se integrují do mřížky hliníkové matrice, což způsobuje deformaci mřížky, brání pohybu dislokace a současně zlepšuje tvrdost a pevnost v tahu hliníkové slitiny.

Posílení srážek:

Ve slitinách Al-Mg-Si tvoří křemík a hořčík zpevňující fázi Mg₂Si („fáze“) v atomovém poměru 1,73:1. Po ošetření stárnutím T6 se '' fáze vysráží rovnoměrně, čímž se zvýší mez kluzu slitiny ze 100 MPa na více než 300 MPa.

Synergická optimalizace:

Křemík v kombinaci s prvky jako mangan a titan může tvořit AlFeMn disperzní fázi (velikost 0,5-2μm), inhibuje růst zrn a zvyšuje rázovou houževnatost hliníkové slitiny o 20%-30%, čímž se zabrání riziku křehkého lomu.

(2) Vylepšené obrábění: Snížení "obtížnosti tváření" výroby

Kovový křemík je klíčem k řešení bolestivých míst obrábění hliníkových slitin, zvláště vhodný pro výrobu složitých profilů a odlitků:

Vylepšená tekutost odlévání:

Křemík může snížit viskozitu tavenin hliníkových slitin o 30 % až 40 %, čímž výrazně zvyšuje plnicí kapacitu, díky čemuž je vhodný pro složité konstrukční díly, jako jsou integrované tlakové lití automobilů a letecké součásti.

Snížená tendence k praskání za horka:

Křemík může zjemnit strukturu tuhnutí hliníkových slitin, zúžit teplotní rozsah tuhnutí a umožnit rovnoměrné uvolnění napětí během chlazení odlitku, čímž se sníží výskyt defektů praskání za tepla o více než 60 %;

Optimalizovaný výkon obrábění:

Odlévané hliníkové slitiny obsahující 5%-13% křemíku jsou méně náchylné k lepení nástroje během řezání, zvyšují efektivitu obrábění o 25%-30% a snižují opotřebení nástroje o 40%, díky čemuž jsou zvláště vhodné pro výrobu obráběných dílů.

(3) Vylepšená odolnost: Poskytuje hliníku „štít odolnosti proti korozi a opotřebení“

Silikonový kov může optimalizovat chemickou stabilitu a odolnost proti opotřebení hliníkových slitin a prodloužit jejich životnost:

Zvýšená odolnost proti korozi:

Křemík může tvořit hustý oxidový film (kompozitní film SiO₂{0}}Al₂O₃) na povrchu hliníku, který brání reakci mezi kyslíkem a vnitřní matricí, snižuje rychlost koroze hliníkových slitin ve vlhkém, kyselém a alkalickém prostředí o 50 % až 70 %, takže je vhodný pro námořní inženýrství, venkovní stavební materiály a další scénáře;

Vylepšená odolnost proti opotřebení:

Částice křemíku v hliníkových slitinách mají vysokou tvrdost (tvrdost podle Mohse 7,0), která může tvořit strukturu „disperze tvrdých částic“, která snižuje opotřebení třením. S obsahem křemíku 3 % vykazuje hliníková slitina koeficient tření pouze 0,052 a míru opotřebení pouze 64,8 mg, což prokazuje optimální odolnost proti opotřebení.

Optimalizace tepelné stability:

Slitina leteckého hliníku AA7075 obsahující 0,1-0,2 % křemíku si zachovává 85-90 % své pevnosti po 1000 hodinách expozice při 150 stupních, s výrazně sníženou náchylností ke korozi na hranicích zrn.

(4) Přizpůsobitelné pro více scénářů: Podpora „přes{1}}hraniční aplikace“ hliníkových materiálů

Složení kovového křemíku lze přesně kontrolovat, což umožňuje, aby se hliníkové slitiny přizpůsobily potřebám různých průmyslových odvětví, což je hlavní podpora pro hliníkárny při rozšiřování jejich trhů:

Letectví:

S použitím vysoce čistého křemíkového kovu 3303#-(Si větší nebo rovno 99,3 %, Fe menší nebo rovno 0,3 %), řízení obsahu křemíku v hliníkových slitinách na 0,10-0,20 % a koordinace s řízením poměru Fe/Si (1,5-2,0) lze únavovou životnost hliníkových materiálů zvýšit z 1×1 na 2.0 3,7×10⁶ cyklů, splňující přísné požadavky na nosníky křídel letadel a nádrže na raketové palivo;

Výroba automobilů:

Použití 441# kovového křemíku, regulace obsahu křemíku v hliníkových slitinách na 6-10 %, výroba integrovaných litých dílů bez tepla-, zajištění pevnosti v tahu větší nebo rovné 300 MPa a snížení výrobních nákladů, vhodné pro karoserie nových energetických vozidel, náboje kol a další součásti;

Konstrukce a elektronika:

Použití běžných stavebních hliníkových materiálů553# silikonový kov(Si větší nebo rovno 98 %), s obsahem křemíku 0,5-1,5 %, vyvažuje pevnost a zpracovatelnost; hliníkové slitiny používané pro kryty elektronických zařízení regulují obsah křemíku na méně než nebo rovný 0,2 %, aby byla zajištěna povrchová úprava a vodivost.

(1) Přesná kontrola přídavného množství

 Slitiny litého hliníku:Obsah křemíku je obvykle 5%-13%; recyklované hliníkové slitiny mohou mít díky obsahu křemíku v odpadním hliníku jejich přídavek snížen na 5-7 %;
 Tvářené hliníkové slitiny:Obsah křemíku je většinou pod 0,5 %, nepřímo se přidává prostřednictvím slitin hliníku-křemíku;
 Vyhněte se nadměrnému přidávání:Když obsah křemíku překročí 13 %, prodloužení hliníkové slitiny se výrazně sníží (méně než nebo rovno 5 %), houževnatost se zhorší a bude náchylná ke křehnutí.

(2) Proces tavení a čištění

 Teplota tavení:Kontrolováno při 720-780 stupních, aby se zajistilo úplné rozpuštění křemíkového kovu a zabránilo se poruchám výkonu způsobeným nerozpuštěnými částicemi;

 Purifikační léčba:Třístupňová keramická filtrace (30→50→70ppi) + elektromagnetické míchání (síla magnetického pole 0,15T) se používá k odstranění křemíkových vměstků, čímž se zmenšuje velikost vměstků z 15 μm na méně než 3 μm;

 Homogenní ošetření:K zajištění rovnoměrné distribuce křemíku a snížení kolísání výkonu se používá dvou{0}}stupňový proces zahřívání (300 stupňů /4h + 450 stupňů /12h).