Miksi alumiinilaitokset tarvitsevat piimetallia?

Piimetalli (teollinen pii)on ydinlisäaine alumiiniseostuotannossa. Sen ydinkomponentti on Si:a suurempi tai yhtä suuri kuin 98 % (päälaatulaatuja, kuten441#ja3303#), jonka epäpuhtauspitoisuus on tiukasti valvottu (Fe vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,4 %, Al pienempi tai yhtä suuri kuin 0,4 % jne.). Sen yhteensopivuus alumiinin kanssa johtuu kahdesta pääominaisuudesta:

 Pii ja alumiini voivat muodostaa äärettömän kiinteän liuoksen. 577 asteen eutektisessa lämpötilassa piin suurin liukoisuus alumiiniin saavuttaa 1,65 %, mikä tarjoaa runsaasti tilaa suorituskyvyn ohjaamiseen.

 Piin lisääminen voi alentaa alumiiniseosten sulamispistettä (puhdas alumiini sulaa 660 asteessa, kun taas 12 % piitä sisältävät alumiiniseokset sulavat 577 asteessa), samalla optimoimalla sulatteen juoksevuutta ja ratkaisemalla monimutkaisten alumiinimateriaalien muodostushaasteita.

(1) Suorituskyvyn parantaminen: Rakenna alumiinista "mekaaninen luuranko".

Piimetalli parantaa merkittävästi alumiiniseosten ydinmekaanisia ominaisuuksia kaksinkertaisen kiinteän liuoksen vahvistamisen ja saostumisvahvistuksen mekanismin avulla:

Kiinteän ratkaisun vahvistaminen:

Piiatomit integroituvat alumiinimatriisihilaan aiheuttaen hilan vääristymiä, estävät dislokaatioliikettä ja samalla parantavat alumiiniseoksen kovuutta ja vetolujuutta.

Sateen vahvistaminen:

Al-Mg-Si-seoksissa pii ja magnesium muodostavat Mg₂Si-vahvistusfaasin (''-faasi) atomisuhteessa 1,73:1. T6-vanhentamiskäsittelyn jälkeen ''-faasi saostuu tasaisesti, mikä lisää lejeeringin myötörajaa 100 MPa:sta yli 300 MPa:iin.

Synergistinen optimointi:

Pii yhdistettynä elementtien, kuten mangaanin ja titaanin, kanssa voi muodostaa AlFeMn-dispersion faasin (koko 0,5-2 μm), mikä estää rakeiden kasvua ja lisää alumiiniseoksen iskunkestävyyttä 20-30 %, jolloin vältetään hauraiden murtumien riski.

(2) Parannettu koneistus: tuotannon "muovausvaikeuden" vähentäminen

Metallinen pii on avainasemassa alumiiniseostyöstön kipupisteiden ratkaisemisessa, ja se soveltuu erityisesti monimutkaisten profiilien ja valukappaleiden valmistukseen:

Parempi valun juoksevuus:

Pii voi alentaa alumiiniseossulamien viskositeettia 30–40 %, mikä parantaa merkittävästi täyttökapasiteettia, mikä tekee siitä sopivan monimutkaisiin rakenneosiin, kuten integroituihin autojen painevalu- ja ilmailukomponentteihin.

Vähentynyt kuumahalkeilutaipumus:

Pii voi jalostaa alumiiniseosten jähmettymisrakennetta, kaventaa jähmettymislämpötila-aluetta ja mahdollistaa tasaisen jännityksen vapautumisen valujäähdytyksen aikana, mikä vähentää kuumahalkeiluvirheiden esiintymistä yli 60 %;

Optimoitu koneistussuorituskyky:

Valetut alumiiniseokset, jotka sisältävät 5–13 % piitä, ovat vähemmän alttiita työkalujen tarttumiseen leikkaamisen aikana, mikä lisää koneistuksen tehokkuutta 25–30 % ja vähentää työkalujen kulumista 40 %, mikä tekee niistä erityisen sopivia koneistettujen osien valmistukseen.

(3) Parannettu kestävyys: Antaa alumiinille "korroosion- ja kulumissuojan"

Piimetalli voi optimoida alumiiniseosten kemiallisen vakauden ja kulutuskestävyyden ja pidentää niiden käyttöikää:

Parannettu korroosionkestävyys:

Pii voi muodostaa tiheän oksidikalvon (SiO₂-Al₂O3-komposiittikalvon) alumiinin pinnalle, mikä estää hapen ja sisäisen matriisin välistä reaktiota ja vähentää alumiiniseosten korroosionopeutta kosteissa, happamissa ja emäksisissä ympäristöissä 50–70 %, mikä tekee siitä sopivan merenkulkuun, muihin skenaarioihin ja ulkorakennusmateriaaleihin;

Parempi kulutuskestävyys:

Alumiiniseosten piihiukkasilla on korkea kovuus (Mohsin kovuus 7,0), mikä voi muodostaa "kovahiukkasdispersion" rakenteen, mikä vähentää kitkakulumista. Alumiiniseoksen piipitoisuus on 3 %, ja sen kitkakerroin on niinkin alhainen kuin 0,052 ja kulumisaste vain 64,8 mg, mikä osoittaa optimaalisen kulumiskestävyyden.

Lämpövakauden optimointi:

AA7075 ilmailu- ja avaruusteollisuuden alumiiniseos, joka sisältää 0,1–0,2 % piitä, säilyttää 85–90 % lujuudestaan ​​1000 tunnin altistuksen jälkeen 150 asteessa, mikä vähentää merkittävästi herkkyyttä raerajakorroosiolle.

(4) Soveltuu useisiin skenaarioihin: Tukee alumiinimateriaalien "rajat ylittävää- sovellusta"

Metallisen piin koostumusta voidaan säätää tarkasti, jolloin alumiiniseokset mukautuvat eri teollisuudenalojen tarpeisiin, mikä on ydintukea alumiinitehtaille laajentaakseen markkinoitaan:

Ilmailu:

Käyttämällä 3303# puhdasta piimetallia (Si suurempi tai yhtä suuri kuin 99,3 %, Fe pienempi tai yhtä suuri kuin 0,3 %), säätämällä alumiiniseosten piipitoisuutta 0,10-0,20 %:iin ja koordinoimalla Fe/Si-suhteen säätöä (1,5-2,0), väsymisjaksoa voidaan pidentää 1 × 1:stä 3,7 × 106 sykliä, jotka täyttävät lentokoneen siipien osien ja rakettipolttoainetankkien tiukat vaatimukset;

Autojen valmistus:

Käyttämällä 441# metallista piitä, säätämällä alumiiniseosten piipitoisuuden 6-10 %:iin, tuottaen lämpö-vapaita integroituja painevalettuja osia, varmistaen vetolujuuden, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 300 MPa, ja alentaa tuotantokustannuksia, sopii uusiin energiaajoneuvojen koriin, pyörän navoihin ja muihin komponentteihin.

Rakentaminen ja elektroniikka:

Tavallinen rakennusalumiinimateriaalien käyttö553# piimetalli(Si suurempi tai yhtä suuri kuin 98 %), piipitoisuus 0,5-1,5 % tasapainottaa lujuutta ja prosessoitavuutta; elektroniikkalaitteiden koteloissa käytetyt alumiiniseokset säätävät piipitoisuuden enintään 0,2 prosenttiin pinnan viimeistelyn ja johtavuuden varmistamiseksi.

(1) Lisättävän määrän tarkka valvonta

 Valetut alumiiniseokset:Piipitoisuus on yleensä 5–13 %; kierrätetyt alumiiniseokset voidaan jätealumiinin piipitoisuuden vuoksi vähentää 5-7 %:iin;
 Muokatut alumiiniseokset:Piipitoisuus on enimmäkseen alle 0,5 %, joka lisätään epäsuorasti alumiini-piiväliseosten kautta;
 Vältä liiallista lisäystä:Kun piipitoisuus ylittää 13 %, alumiiniseoksen venymä pienenee merkittävästi (alle tai yhtä suuri kuin 5 %), sitkeys heikkenee ja se on alttiina haurastumiselle.

(2) Sulatus- ja puhdistusprosessi

 Sulatuslämpötila:Ohjattu 720-780 astetta piin täydellisen liukenemisen varmistamiseksi ja liukenemattomien hiukkasten aiheuttamien suorituskykyvirheiden välttämiseksi;

 Puhdistuskäsittely:Kolmivaiheista keraamista suodatusta (30→50→70ppi) + sähkömagneettista sekoitusta (magneettikentän voimakkuus 0,15T) käytetään piin sulkeutumien poistamiseen, mikä pienentää inkluusiokokoa 15 μm:stä alle 3 μm:iin.

 Homogeeninen hoito:Kaksi{0}}vaiheista lämmitysprosessia (300 astetta /4h + 450 astetta /12h) käytetään piin tasaisen jakautumisen varmistamiseksi ja suorituskyvyn vaihtelun vähentämiseksi.