什么是鋁硅合金材料

Al-Si合金是很重要的一種工業(yè)合金，廣泛地應用于航空、交通、建筑、汽車等重要行業(yè)，也用于制造低中強度的形狀復雜的鑄件，如蓋板、電機殼、托架等，也用作釬焊焊料。該合金是一種典型的共晶型合金，相圖簡單，沒有中間化合物產(chǎn)生。它具有鑄造性能好，比強度高，價格不高等優(yōu)點。鋁是第三主族元素，而硅是半導體元素，兩者相互間的固溶度很小。下面小編姐來帶大家一起來了解一下吧

鋁硅合金（aluminium silicon alloy）是一種以鋁、硅為主成分的鍛造和鑄造合金， 一般含硅量為11%，同時加入少量銅、鐵、鎳以提高強度，密度約為2.6～2.7g/cm3，導熱系數(shù)約為101～126W/(m·℃)，楊氏模量為71.0GPa，沖擊值約為7～8.5J，疲勞極限為±45MPa。

AI-Si合金由于質(zhì)量輕、導熱性能好，又具有一定強度、硬度以及耐蝕性能，因此，在汽車工業(yè)及機器制造業(yè)中廣泛用來制作一些滑動摩擦條件下使用的零件。

硅含量較低時（比如0.7），鋁硅合金的延展性較好，常用來做變形合金；硅含量較高時（比如7%），鋁硅合金熔體的填充性較好，常用來做鑄造合金。在含硅量超過Al-Si共晶點（硅含量為12.6%）的鋁硅合金中，硅的顆粒含量高達14.5%～25%時，再加入一定量的Ni，CU，Mg等元素能改善其綜合力學性能。它們可用于汽車發(fā)動機中代替鑄鐵汽缸而明顯減輕重量。用作汽缸的鋁硅合金，可經(jīng)過電化學處理以浸蝕表層鋁而在缸內(nèi)壁保留鑲嵌于基體的初生硅質(zhì)點，其抗擦傷能力和抗磨損性以明顯改善。其中含硅量11%～13%的合金以其質(zhì)輕、低膨脹系數(shù)和高耐蝕性能等特點而成為最佳的活塞材料之一。

電熱法生產(chǎn)鋁硅合金的冶金溫度大約在2000℃左右；在冶金過程中，氧化鋁和氧化硅呈液態(tài)，一般用炭質(zhì)還原劑進行還原；礦熱爐一般能達到的最高溫度大約在1350~2200℃左右。

鋁硅二元合金具有簡單的共晶型相圖，如圖《Al+Si二元相圖》所示，室溫下只有α（Al）和p（Si）兩種相，α（Al）的性能和純鋁相似，β（Si）的性能和純硅相似。共晶合金的Si含量為12.6%，亞共晶合金的組織由α（Al）+共晶體（α+p）所組成，過共晶合金的組織由β（Si）+共晶體（α+β）所組成。由于結(jié)晶硅帶入微量磷，即使10ppm的磷生成AlP就足以使Si含量為9%的亞共晶合金中出現(xiàn)初晶硅，并使共晶硅形成粗大的板片狀。
圖2

隨硅量的增加，結(jié)晶溫度區(qū)間變小，共晶體增加，流動性隨之提高。硅的收縮率很小，合金的線收縮率也隨之降低，熱裂傾向相應減少；硅的結(jié)晶潛熱大，直至Si含量為20%處，流動性仍比共晶成分的合金高。含Si量為16%～18%時有流動性的峰值。

共晶型AI-Si二元合金雖有優(yōu)良的鑄造性能，但由于力學性能不高，故只能用于壓鑄、擠壓鑄造等高速冷卻的鑄造方法；對于砂型鑄造，石膏型鑄造等冷卻速度慢的鑄造方法，必須進行變質(zhì)處理，細化共晶硅，以獲得足夠的力學性能。

細化共晶硅的變質(zhì)處理不能同時細化初晶硅，對于有大量初晶硅的過共晶合金，必須采用加磷細化初晶硅，提高力學性能。

含硅量對Al-Si二元合金耐磨、耐蝕、線膨脹系數(shù)，密度、電導率等有影響。隨硅量的增加，磨損量、腐蝕量、線膨脹系數(shù)、密度、電導率均直線下降。
鋁的塑性大，切削時需消耗很大的功，隨硅量增加，共晶體增多，切削功可減小，但共晶硅硬度高，易磨損刀具，尤其是有粗大初晶硅的過共晶合金，刀具磨損更嚴重，被加工的表面很毛糙。為改善切削加工性能，除進行相應的變質(zhì)處理，細化共晶硅、初晶硅外，可加入鉍、鉛等易切削元素；對過共晶合金可采用鑲嵌鉆石刀具，選擇最佳切削速度和合適的切削液等，也能獲得光潔的加工表面。

綜上所述，為了兼顧合金的各種服役性能和工藝性能，鋁硅類合金的含硅量一般為7%～12%。
Al-Si二元合金的代表是ZL102合金，成分為Si含量10%～13%，剩下的為鋁，金相組織為α（Al）+共晶體（α+β）及少量初晶硅。ZL102合金具有如下特點。
1）熱處理強化效果小，力學性能不高
577℃時硅在α（Al）固溶體中的溶解度為1.65%，室溫下降至0.05%。但熱處理強化效果不大，固溶處理后人工時效只能使合金強度提高10%～20%，因為硅的沉淀和集聚速度很快，甚至固溶處理時都可能發(fā)生固溶體分解，析出硅質(zhì)點，不形成共格或半共格的過渡相，因此一般只進行退火消除內(nèi)應力。ZL102的力學性能不高。

2）鑄造性能優(yōu)良
近共晶的Al-Si二元合金的結(jié)晶溫度區(qū)間小，硅的結(jié)晶潛熱大，故流動性能為鑄鋁合金中之冠，集中縮孔傾向大，應設置合理的冒口，能獲得致密的鑄件，直至破壞前不會引起滲漏，硅降低氫在鋁液凝固后的溶解度，如精煉不當，容易產(chǎn)生針孔。

3）耐磨性，抗蝕性，耐熱性好
Al-Si二元合金具有軟相α（Al）和硬相硅，是典型的耐磨組織，耐磨性好；α（Al）和共晶硅的電子電位相差不大，表面一層Al2O3，組織致密，對基體具有保護作用，因此耐蝕性好；ZL102合金的共晶溫度為577℃，高于其余鑄鋁合金，溫度升高時沒有強化相溶解或聚集現(xiàn)象，因此耐熱性最好。

4）必須進行變質(zhì)處理，提高力學性能
變質(zhì)前的力學性能低，切削加工性能差，必須進行變質(zhì)處理，使板片狀的共晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維狀，并消除初晶硅，大幅度提高力學性能。

綜上所述，ZL102合金適用于壓鑄件或要求耐蝕、耐磨；承受中小載荷的薄壁、復雜鑄件如各種儀表的框架、亮體、基座等鈞杰陶瓷擁有先進的生產(chǎn)設備,并且還有一群一流的生產(chǎn)技術管理人員,持續(xù)改善公司的經(jīng)營理念,最大限度地提供令客戶滿意的產(chǎn)品,真誠的與廣大新老客戶攜手合作,永續(xù)經(jīng)營之道.客戶可來樣來圖訂制各類陶瓷工件，陶瓷結(jié)構件,歡迎來電咨詢鈞杰陶瓷聯(lián)系電話：134 128 56568。