Dalam rantaian industri aloi aluminium,logam silikon(juga dikenali sebagaisilikon perindustrian, dengan ketulenan umumnya lebih daripada98%) adalah salah satu bahan tambahan teras. Sifat kimia dan fizikalnya yang unik menjadikannya memainkan peranan yang tidak boleh ditukar ganti dalam pengeluaran aloi aluminium.
Logam silikon (Si) ialah unsur semi-logam dengan sifat semikonduktor, dengan takat lebur sehingga 1414 darjah dan ketumpatan 2.33g/cm³. Dalam pengeluaran aloi aluminium, silikon logam diperkenalkan dalam bentuk aditif unsur silikon, dan mengubah tingkah laku penghabluran dan struktur mikro aloi dengan membentuk sistem aloi binari Al-Si dengan aluminium (Al).
Penggredan Ketulenan dan Piawaian Industri
| Gred Kesucian | Kandungan silikon (Si Lebih besar daripada atau sama dengan ) | Jumlah kandungan kekotoran (Fe+Al+Ca Kurang daripada atau sama dengan ) | Jenis teras | Kawasan Permohonan |
|---|---|---|---|---|
| Gred Metalurgi | 98.5%-99.5% | 1.5%-0.5% | 553#,441# | Aloi aluminium, penyahoksidaan keluli, organosilikon |
| Gred Elektronik | 99.999% (5N) atau lebih | 0.001% atau kurang | 2202#,1101# | Semikonduktor, polisilikon fotovoltaik |
Senario aplikasi teras logam silikon dalam pengeluaran aloi aluminium
1. Pengoptimuman prestasi aloi aluminium tuang (Al-aloi Si)
(1) Meningkatkan kebolehprosesan tuangan
Meningkatkan kecairan:Dalam aloi tuangan Al-Si (seperti A356, ADC12, dsb.), kandungan silikon biasanya 7%-12%. Penambahan silikon boleh mengurangkan suhu lebur aloi, meningkatkan kecairan cair, menjadikannya lebih mudah untuk mengisi acuan kompleks, dan mengurangkan kecacatan tuangan (seperti penutupan sejuk dan penuangan yang tidak mencukupi).
Mengurangkan kecenderungan keretakan haba:Silikon boleh mengurangkan pekali pengembangan haba aloi (contohnya, pekali pengembangan haba aloi Al-12Si adalah kira-kira 20×10⁻⁶/ darjah , iaitu lebih rendah daripada 23×10⁻⁶/ darjah aluminium tulen), mengurangkan tekanan pengecutan semasa proses penyejukan tuangan, dan mengurangkan risiko keretakan haba.
(2) Mengukuhkan sifat mekanikal
Penapisan bijirin:Silikon sebagai zarah fasa kedua diagihkan sama rata dalam matriks aluminium, yang boleh menghalang pertumbuhan bijirin, membentuk struktur kristal equiaxed yang halus, dan meningkatkan kekuatan dan keliatan aloi. Sebagai contoh, aloi Al-7Si-0.3Mg (aloi tuangan yang biasa digunakan dalam aeroangkasa) boleh mencapai kekuatan tegangan lebih daripada 270MPa melalui pengaloian mikro silikon.
Meningkatkan rintangan haus:Dalam aloi aluminium dengan kandungan silikon yang tinggi (seperti aloi hipereutektik yang mengandungi 18%-22% silikon), zarah silikon primer yang keras dan rapuh (kekerasan kira-kira 1000HV) akan memendakan, meningkatkan rintangan haus aloi dengan ketara. Ia sering digunakan untuk mengeluarkan bahagian tahan haus seperti silinder enjin kereta dan piston.
2. Pengaloian mikro aloi aluminium cacat (aloi diproses)
Dalam aloi aluminium yang cacat (seperti aloi aluminium siri 6xxx, siri Al-Mg-Si), logam silikon digunakan terutamanya sebagai sumber silikon untuk membentuk fasa pengukuhan Mg₂Si dengan magnesium. Contohnya:
6061 aloi (Al-1Mg-0.6Si):Silikon bertindak balas dengan magnesium untuk membentuk zarah Mg₂Si. Melalui proses pengukuhan penuaan, kekuatan hasil aloi mencapai 276MPa, yang digunakan secara meluas dalam membina profil dan bahagian struktur penerbangan.
6082 aloi (Al-1Si-0.8Mg):Ia mempunyai kandungan silikon yang tinggi dan sesuai untuk pengacuan penyemperitan. Ia sering digunakan untuk mengeluarkan badan kereta transit rel, bingkai perindustrian, dsb.
3. Peraturan tersuai bagi aloi aluminium prestasi khas
Aloi aluminium pengembangan rendah:Dengan menambahkan bahagian logam silikon yang tinggi (seperti aloi Al-Si yang mengandungi 50%-70% silikon), pekali pengembangan haba boleh dikurangkan kepada di bawah 5×10⁻⁶/ darjah , yang digunakan dalam bidang yang mempunyai keperluan tinggi untuk kestabilan haba seperti substrat pembungkusan elektronik dan komponen instrumen optik.
Aloi aluminium kekonduksian haba yang tinggi:Walaupun kekonduksian terma silikon (148W/m・K) lebih rendah daripada aluminium (205W/m・K), taburan seragam zarah silikon dalam aloi Al-Si boleh membentuk rangkaian terma, meningkatkan kekonduksian terma keseluruhan aloi dan sesuai untuk radiator stesen pangkalan 5G, sink haba CPU dan senario lain.
Aliran aplikasi dan kesan industri silikon logam
Dengan perkembangan pesat tenaga baru, ringan dan bidang lain, penggunaan silikon logam dalam aloi aluminium menunjukkan trend berikut:
Medan kenderaan tenaga baharu:Perumahan bateri, penutup hujung motor dan komponen lain menggunakan sejumlah besar aloi aluminium silikon tinggi (seperti Al-12Si), menggunakan rintangan haus dan ciri pelesapan haba yang baik untuk memenuhi keperluan kebolehpercayaan dan kecekapan tenaga kenderaan tenaga baharu.
Aeroangkasa ringan:Aloi aluminium berketumpatan-rendah,-tinggi (seperti Al-8Si-3Cu-2Li) yang dibangunkan oleh pengaloi mikro silikon logam boleh digunakan untuk mengeluarkan kulit pesawat, rusuk sayap dan bahagian struktur lain untuk mengurangkan berat pesawat.
Promosi ekonomi pekeliling:Dalam industri aluminium kitar semula, silikon logam boleh digunakan sebagai "tambahan silikon" untuk melaraskan kandungan silikon bahan kitar semula, mengekalkan kestabilan prestasi aloi, dan mematuhi trend pembuatan hijau.
Sebagai "pengawal selia prestasi" untuk pengeluaran aloi aluminium, logam silikon memberikan aloi aluminium pelbagai sifat mekanikal dan fizikal dengan mengawal kandungan silikon dan struktur mikro dengan tepat, menyokong pembangunan industri utama daripada pembuatan kereta kepada aeroangkasa. Dengan kemajuan teknologi peleburan (seperti-proses penulenan silikon tenaga yang rendah) dan pengembangan senario aplikasi yang muncul, nilai silikon logam dalam bidang aloi aluminium akan diserlahkan lagi.
