Silicon Metallic (SI) adalah bahan tambahan kritikal dalam pengeluaran aloi aluminium, meningkatkan sifat mekanikal, kebolehan, dan prestasi. Berikut adalah peranan utama dan aplikasinya:
1. Elemen Pengaliran dalam Aloi Aluminium-Silicon (Al-Si)
Fungsi Utama:
Silikon mengurangkan titik lebur aluminium dan bertambah baikketidakstabilanSemasa pemutus, membolehkan bentuk kompleks.
Borang aStruktur eutektik(Al-Si eutectic pada ~ 12.6% Si), mengimbangi kekuatan dan kemuluran.
Siri aloi biasa:
A3xx (misalnya, A356, A380):Digunakan secara meluas dalam bahagian automotif (blok enjin, roda) dengan 5-12% SI.
4xxx (misalnya, 4043, 4047):Aloi silikon tinggi (5-12% Si) untuk wayar kimpalan dan lembaran yang dipenuhi.
2. Meningkatkan kebolehan
Peningkatan ketidakstabilan:
Silicon menurunkan kelikatan aluminium cair, mengisi acuan rumit dengan cekap.
Rintangan merobek panas:
Mengurangkan keretakan pengecutan haba semasa pemejalan, kritikal untuk pemutus mati tekanan tinggi (HPDC).
3. Sifat mekanikal
Kekuatan dan kekerasan:
Silikon membentuk keraszarah silikon utama in hypereutectic alloys (Si >12%), meningkatkan rintangan haus (contohnya, piston, liner silinder).
Pelarasan Kemuluran:
Kandungan silikon terkawal (7-12%) mengimbangi kekuatan dan pemanjangan untuk komponen struktur.
4. Kekonduksian terma dan elektrik
Pelesapan Haba:
Aloi al-Si (misalnya, A390 dengan 17% Si) digunakan dalam tenggelam haba dan perumahan elektronik.
Aplikasi elektrik:
Aloi silikon rendah (misalnya, siri 1xxx) mengekalkan kekonduksian tinggi aluminium untuk talian penghantaran kuasa.
5. Rintangan kakisan
Rintangan Pengoksidaan:
Silicon membentuk lapisan SIO₂ pelindung, meningkatkan ketahanan terhadap pengoksidaan dan persekitaran berasid.
Penggunaan Marin dan Automotif:
Aloi seperti A413 (11-13% Si) digunakan dalam komponen laut dan bahagian enjin yang terdedah kepada cecair yang menghakis.
6. Ringan dalam industri automotif
Komponen enjin:
Aloi Hypereutectic Al-Si (contohnya, A390) mengurangkan berat enjin sambil menahan suhu tinggi.
Panel badan:
Aloi silikon rendah (misalnya, siri 6xxx) menggabungkan kekuatan dan kebolehan untuk bingkai kenderaan ringan.
7. Aloi khusus silikon tinggi
Komposit silikon-aluminium (SI-AL):
Aloi dengan 15-30% Si (misalnya, ALSI30) untuk pembungkusan elektronik dan pengurusan terma.
Pembuatan Aditif:
Aloi serbuk al-Si (misalnya, alsi10mg) digunakan dalam percetakan 3D untuk peranti aeroangkasa dan perubatan.
8. Keperluan kesucian
Silikon gred metalurgi (mg-si):
Kesucian 98-99% (Fe<0.5%, Al <0.5%) suffices for most casting alloys.
Silikon kemelut tinggi:
Kesucian 99.5% untuk aloi aeroangkasa atau gred elektronik untuk meminimumkan kegagalan yang didorong oleh kekotoran.
Contoh perindustrian utama
| Permohonan | Aloi | Kandungan Si | Faedah |
|---|---|---|---|
| Blok enjin | A356 | 6.5–7.5% | Ringan, kekuatan tinggi-ke-berat |
| Piston | A390 | 16–18% | Pakai rintangan, kestabilan terma |
| Lembaran Brazing | 4043 | 4.5–6.0% | Titik lebur yang rendah, tahan kakisan |
| Tenggelam haba | A383 | 9.5–11.5% | Pelepasan terma yang cekap |
Integrasi Proses Pengeluaran
Penyediaan aloi:
Silikon ditambah kepada aluminium cair dalam induksi atau relau reverberatory.
Penambahbaikan bijirin:
Digabungkan dengan strontium (Sr) atau natrium (Na) untuk mengubah suai morfologi silikon (contohnya, spheroidisasi).
Pemutus/Membentuk:
Pemutus mati, pemutus pasir, atau penyemperitan berdasarkan keperluan produk akhir.
Cabaran:
Pengasingan silikon:Pengagihan yang tidak sekata dalam aloi hiperutektik memerlukan kadar penyejukan terkawal.
Kebolehkerjaan: High-silicon alloys (>12% Si) adalah kasar, menuntut alat berlian.
Inovasi:
Aditif nano-silikon:Meningkatkan sifat mekanikal tanpa menjejaskan kemuluran.
Silikon kitar semula:Menggunakan silikon sekunder dari sisa panel solar untuk mengurangkan kos dan kesan alam sekitar.
