什么是鋁硅合金材料

Al-Si合金是很重要的一種工業合金，廣泛地應用于航空、交通、建筑、汽車等重要行業，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，沒有中間化合物產生。它具有鑄造性能好，比強度高，價格不高等優點。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，在汽車工業及機器制造業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，可經過電化學處理以浸蝕表層鋁而在缸內壁保留鑲嵌于基體的初生硅質點，其抗擦傷能力和抗磨損性以明顯改善。其中含硅量11%～13%的合金以其質輕、低膨脹系數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，一般用炭質還原劑進行還原；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，結晶溫度區間變小，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，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、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生固溶體分解，析出硅質點，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應力。ZL102的力學性能不高。

2）鑄造性能優良
近共晶的Al-Si二元合金的結晶溫度區間小，硅的結晶潛熱大，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象，因此耐熱性最好。

4）必須進行變質處理，提高力學性能
變質前的力學性能低，切削加工性能差，必須進行變質處理，使板片狀的共晶硅轉變為纖維狀，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設備,并且還有一群一流的生產技術管理人員,持續改善公司的經營理念,最大限度地提供令客戶滿意的產品,真誠的與廣大新老客戶攜手合作,永續經營之道.客戶可來樣來圖訂制各類陶瓷工件，陶瓷結構件,歡迎來電咨詢鈞杰陶瓷聯系電話：134 128 56568。