Kim loại silicon cho hợp kim nhôm

Các nhà sản xuất hợp kim nhôm thường phải đối mặt với một điểm khó khăn cốt lõi: kim loại silicon được mua đã vượt qua thử nghiệm thành phần hóa học, nhưng vật đúc hoặc cấu hình được sản xuất liên tục bộc lộ các vấn đề như dao động độ bền, khuyết tật bề mặt hoặc xử lý kém. Nguyên nhân sâu xa là chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn quốc gia rộng rãi (chẳng hạn như Si Lớn hơn hoặc bằng 98,5%) là chưa đủ. Cấu trúc vi mô và sự phân bố của các nguyên tố tạp chất có hại (Fe, Ca, Al) có tác động quyết định đến hiệu suất của hợp kim cuối cùng.

Giá trị cốt lõi của silicon trong hợp kim nhôm nằm ở “gói kiểm soát tạp chất” được nhắm mục tiêu:

 Sắt (Fe):Sắt được phân bổ quá mức hoặc không đúng cách có thể tạo thành các pha -FeSiAl₅ thô, giống như kim-hoặc ký tự Trung Quốc, trở thành các điểm tập trung ứng suất và làm suy giảm nghiêm trọng độ dẻo, khả năng chống mỏi và độ hoàn thiện gia công của hợp kim.

 Canxi (Ca):Nó dễ dàng tạo thành các chất eutectic-có điểm nóng chảy-thấp với nhôm và silicon, làm tăng độ nhớt nóng chảy, dẫn đến giảm tính lưu động của vật đúc và có thể tạo thành các vết cứng làm trầm trọng thêm tình trạng mài mòn của khuôn.

 Nhôm (Al):Là một phần tử sản phẩm phụ, hàm lượng của nó ảnh hưởng đến quá trình tạo mầm và phát triển của pha silicon; hàm lượng nhôm không ổn định có thể gây ra sự biến động về hiệu suất theo từng đợt.

Không giốngferrosilicon(chứa hàm lượng sắt cao), silicon kim loại chuyên dụng này giảm thiểu các khuyết tật do tạp chất{0}}gây ra (ví dụ: các pha giòn Fe-Al-Si), đảm bảo hiệu suất của hợp kim nhôm.

Khuôn-Hợp kim nhôm đúc (ADC12, ADC10) – Cấp công nghiệp (AL-1)

 Ứng dụng: Hợp kim để đạt Si=9.6–12,0% (ADC12) để có độ trôi chảy tối đa khi đúc. Thêm 8–10kg 10 cục AL-1 50mm cho mỗi tấn nhôm nóng chảy (nung đến 680–720 độ).

 Hiệu suất: Chiều dài dòng chảy của ADC12 nóng chảy đạt 500mm (so với. 400mm với 97% Si), cho phép sử dụng các bộ phận phức tạp như hộp số ô tô (độ dày thành 2,5mm). Các bộ phận đúc khuôn-có độ giãn dài 8% (so với. 5% với silicon-có mục đích chung), giảm nứt trong quá trình lắp ráp.

 Sự tuân thủ: Đáp ứng tiêu chuẩn JIS H 5302 và ASTM B179 dành cho nhôm đúc khuôn.

Hợp kim nhôm kết cấu (6061, 6063) - Cấp cao cấp (AL-2)

Nhôm 6061 (Khung hàng không vũ trụ/ô tô)

 Ứng dụng: Hợp kim hóa thành Si=0.4–0,8% để tăng độ bền. Thêm 4–6kg 5–30mm AL-2 cục vào mỗi tấn nhôm nóng chảy, sau đó làm cứng ở nhiệt độ 120 độ trong 12 giờ để tạo thành kết tủa Mg₂Si.

 Kết quả: Độ bền kéo của 6061 đạt 310MPa (so với. 280MPa với 97% Si), cường độ chảy là 276MPa và tuổi thọ mỏi ở 150MPa là chu kỳ 1×10⁷ (dài hơn 20%). Đáp ứng tiêu chuẩn ASTM B209 cho giá đỡ hàng không vũ trụ và các bộ phận khung gầm ô tô.

Nhôm 6063 (Hồ sơ kiến ​​trúc)

 Ứng dụng: Điều chỉnh Si=0.2–0,6% cho hiệu suất ép đùn. Sử dụng bột AL-2 (100 Mesh) để tạo hợp kim đồng đều (liều lượng: 2–3kg/tấn) để tránh dây chuyền ép đùn.

 Lợi ích: 6063 profile có bề mặt nhẵn (Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 0,4μm) và độ bền uốn 180MPa, thích hợp cho vách rèm và khung cửa sổ (GB/T 6892-2021).

Hợp kim nhôm trang trí & hàng hải (3003, 5052) – Cấp siêu tinh khiết (AL-3)

Nhôm 3003 (Thiết bị gia dụng, Biển hiệu)

 Ứng dụng: Hợp kim hóa thành Si=0.1–0,3% để hoàn thiện bề mặt. Thêm 1–2kg 1–10mm AL-3 cục vào mỗi tấn nhôm nóng chảy để giảm thiểu khuyết tật do Fe gây ra.

 Hiệu suất: Sau khi anod hóa (độ dày 10μm), 3003 có bề mặt sáng đồng đều, không có vết đen-tỷ lệ vượt qua 98% đối với các thiết bị cao cấp (ví dụ: tấm tủ lạnh) so với. 75% với loại AL-2.

Nhôm 5052 (Phần cứng hàng hải, Thân thuyền)

 Ứng dụng: Hợp kim hóa thành Si=0.2–0,4% để chống ăn mòn. Sử dụng bột AL{7}}3 (200 Mesh) để định lượng chính xác (2–4kg/tấn) nhằm tránh ăn mòn điện do Ca gây ra.

 Kết quả: Tốc độ ăn mòn của 5052 trong dung dịch NaCl 3,5% là 0,02mm/năm (so với. 0.05mm/năm với loại AL-2), kéo dài tuổi thọ sử dụng trong môi trường biển từ 10 năm lên 20 năm. Đạt tiêu chuẩn ASTM B209 về tiếp xúc với nước mặn.

Hỏi: Tôi nên làm gì nếu hàm lượng sắt vượt quá tiêu chuẩn khi sử dụng kim loại silicon 441 trong quy trình nấu chảy ADC12?

A: Điều này thường xảy ra bởi hai lý do: Thứ nhất, hàm lượng sắt trong bản thân kim loại silicon không ổn định, làm nổi bật tầm quan trọng của việc lựa chọn nhà cung cấp có hệ thống kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt như AON Metals; thứ hai, ô nhiễm sắt từ lớp lót lò, dụng cụ hoặc phế liệu trong quá trình nấu chảy. Chúng tôi khuyên bạn trước tiên nên thử nghiệm nguyên liệu thô kim loại silicon nguyên chất đưa vào lò để xác định nguồn gốc của vấn đề. Đồng thời, tối ưu hóa quy trình nấu chảy và tránh khuấy quá mức-nhôm nóng chảy ở nhiệt độ cao bằng các dụng cụ bằng sắt.

Hỏi: Chúng tôi đang sản xuất bánh xe A356 sử dụng 3303 kim loại silicon và chất biến tính strontium, nhưng hiệu quả sửa đổi không lý tưởng. Nguyên nhân có thể là gì?

A:Bên cạnh việc đảm bảo kim loại silicon có hàm lượng canxi thấp (Ca Nhỏ hơn hoặc bằng 0,03%), cũng cần lưu ý những điều sau: 1) Nhiệt độ nóng chảy và thời gian lắng: Nhiệt độ xử lý điều chỉnh thường là 720-740 độ và cần có thời gian lắng đủ để strontium phân bố đều; 2) Hàm lượng phốt pho (P) trong nóng chảy: Phốt pho có thể "đầu độc" tác dụng biến tính của strontium, do đó cần đảm bảo hàm lượng phốt pho trong nguyên liệu nhôm sơ cấp hoặc tái chế được sử dụng là cực kỳ thấp.

Hỏi: Đâu là cách thực hành tốt nhất về thời gian và phương pháp thêm kim loại silicon?

A: Thời điểm tốt nhất là thêm nó khi chất lỏng nhôm đã tan chảy hoàn toàn và đạt trên 730 độ. Nên thêm theo từng đợt và khuấy kỹ để đảm bảo hòa tan hoàn toàn và thành phần đồng nhất. Đối với silicon dạng hạt, nó có thể được thêm vào sau trong quá trình nấu chảy bằng cách sử dụng máy nạp tự động, hiệu quả hơn. Tránh thêm trực tiếp các miếng silicon lớn lên bề mặt chất lỏng nhôm ở nhiệt độ thấp, vì điều này sẽ dẫn đến hiện tượng cháy-nghiêm trọng và thành phần không đồng đều.

Chú phổ biến: kim loại silicon cho hợp kim nhôm, kim loại silicon Trung Quốc cho các nhà sản xuất, nhà cung cấp, nhà máy hợp kim nhôm