چگونه فلز سیلیکون خواص آلیاژهای آلومینیوم را افزایش می دهد؟

فلز سیلیکونیکی از حیاتی ترین و پرکاربردترین عناصر آلیاژی در تولید آلومینیوم است. افزودن آن که معمولاً بسته به سری آلیاژ بین 5 تا 20 درصد متغیر است، اساساً ویژگی‌های فیزیکی، مکانیکی و پردازشی آلومینیوم را تغییر می‌دهد. پیشرفت‌ها را می‌توان در چند حوزه کلیدی دسته‌بندی کرد.

این دلیل اصلی برای افزودن سیلیکون در آلیاژهای ریخته گری (مانند سری 4xxx) است. سیلیکون به طور قابل توجهی نقطه ذوب سیستم یوتکتیک سیلیکون آلومینیوم-را کاهش می دهد. نقطه ذوب پایین تر و کاهش کشش سطحی آلیاژ مذاب را بهبود می بخشدسیالیت. این به آن اجازه می‌دهد تا حفره‌های قالب با دیواره‌های نازک- را به‌طور کامل‌تر و با جزئیات ریزتر پر کند، و عیوب را به‌شدت کاهش دهد. برای ریخته‌گری‌ها، این به معنای توانایی تولید قطعات ریخته‌گری پیچیده‌تر، سبک‌تر و دقیق‌تر از نظر ابعادی با نرخ بازده بالاتر و مصرف انرژی کمتر در حین ریختن است.

در حالی که ذرات سیلیکون خالص شکننده هستند، پراکندگی یکنواخت آنها در ماتریس آلومینیومی نرم‌تر ایجاد می‌کند.ترکیبی-مانند ریزساختار. این پراکندگی آلیاژ را از طریق چندین مکانیسم تقویت می کند:

تقویت پراکندگی:ذرات سخت سیلیکون به عنوان مانعی برای حرکت نابجایی ها (نقص در شبکه کریستالی) عمل می کنند و تغییر شکل پلاستیک را برای فلز سخت تر می کنند.

سخت شدن بارش (در آلیاژهای گرما{0}}):در آلیاژهای حاوی عناصری مانند منیزیم (به عنوان مثال، A356، A357)، سیلیکون ترکیبات بین فلزی ظریف (مانند Mg2Si) را در طی عملیات حرارتی (سخت شدن رسوبی یا "پیری") تشکیل می دهد. این رسوبات در مقیاس نانو، میدان‌های تنش داخلی بسیار زیادی ایجاد می‌کنند و به طور چشمگیری آلیاژ را افزایش می‌دهند.استحکام تسلیم و سختی.

آلومینیوم در طول انجماد تحت انقباض حجم قابل توجهی قرار می گیرد. فلز سیلیکون با افزایش مقدار فاز یوتکتیک (تبلور همزمان Al و Si) الگوی انجماد را تغییر می‌دهد که در محدوده دمایی باریک‌تر و با انقباض کمتر نسبت به فاز آلومینیوم اولیه جامد می‌شود. اینتخلخل کل انقباض را کاهش می دهد. از همه مهمتر، سیالیت بهبود یافته و توالی انجماد خاص به آلیاژ کمک می کند تا در برابر تنش های حرارتی در حالت نیمه جامد مقاومت کند و در نتیجه خطر انجماد را به حداقل برساند.پاره شدن داغ-ترک‌خوردگی که در مراحل نهایی انجماد در قالب‌های محدود رخ می‌دهد. این برای تولید صدا، ریخته گری{2}}ضد نشتی مانند بلوک موتور خودرو یا سرسیلندر بسیار مهم است.

وجود ذرات سیلیکون سخت تأثیر مثبتی بر عملیات ریخته‌گری{0} دارد. یک فاز سیلیکونی کنترل شده-به خوبی پراکنده بهبود می یابدماشین کاریبا کمک به شکستن تراشه ها و کاهش لبه ساخته شده-روی ابزارهای برش، که منجر به روکش بهتر سطح می شود. علاوه بر این، این ذرات سخت آلیاژ را افزایش می دهندمقاومت در برابر سایش. In applications like automotive pistons (which often use hypereutectic alloys with >12% Si)، ذرات سیلیکون در معرض روی سطح، لایه ای بادوام و با اصطکاک کم-ایجاد می کنند که در برابر خراش و سایش مقاومت می کند و به طور قابل توجهی عمر قطعه را افزایش می دهد.

خود سیلیکون در برابر خوردگی- بسیار مقاوم است. در آلیاژهای آلومینیوم{2}}سیلیکون، به تشکیل یک لایه اکسید پایدارتر و چسبنده‌تر کمک می‌کند. در حالی که آلیاژهای سیلیکونی بالا می‌توانند برای آنودایز کردن به رنگ کاملاً یکنواخت چالش‌برانگیزتر باشند (زیرا سیلیکون آنودایز نمی‌شود و خاکستری تیره می‌ماند)، بستر زیرین مقاومت به خوردگی عمومی خوبی از خود نشان می‌دهد. برای معمار

کاربردهای تورال یا دریایی، این یک ویژگی ارزشمند است.

به طور خلاصه، فلز سیلیکون صرفا یک افزودنی نیست، بلکه یک عامل دگرگون کننده در متالورژی آلومینیوم است. آلومینیوم را از یک فلز نرم و مستعد انقباض-به یک ماده مهندسی همه کاره تبدیل می‌کند که می‌تواند نیازهای مورد نیاز را برآورده کند.قدرت، سبکی، پیچیدگی و دوامدر سراسر صنایع از خودروسازی و هوافضا گرفته تا لوازم الکترونیکی مصرفی و ساخت و ساز. کنترل دقیق محتوای سیلیکون، همراه با سایر عناصر و تکنیک های پردازش، به متالورژیست ها اجازه می دهد تا آلیاژهای آلومینیوم را برای طیف وسیعی از کاربردها طراحی کنند.