Fabbriche di leghe Alsi42 | Fabbrica di leghe Alsi42

L'aggiunta di elementi di lega è un modo importante per migliorare la microstruttura e le proprietà delle leghe Al-Si. Gli elementi comunemente aggiunti nelle leghe Al-Si includono Mg, Cu, Mn, Sr e RE. L'elemento Mg può essere disciolto in α-Al per causare la distorsione del reticolo e svolgere un ruolo nel rafforzamento della soluzione solida. Allo stesso tempo, Mg e Si formano la fase Mg2Si, che è una fase di rafforzamento e migliora la durezza della lega. Il contenuto di Cu nella lega Al-Si raggiunge il 2,5% e aumenta il numero di fasi Al2Cu, che è distribuito all'interfaccia di α-Al e silicio eutettico e svolge un ruolo di rafforzamento, ma la morfologia grossolana e la distribuzione della fase di rinforzo fanno diminuire il tasso di allungamento della lega. Mn può ridurre il numero e le dimensioni del silicio primario nella lega Al-Si e il silicio eutettico diventa una struttura aluttica più corta. La lega Al-Si ipereutettica contenente Mn precipiterà le particelle di fase disperse contenenti Mn durante il processo di omogeneizzazione, che ha un'alta densità e un'elevata stabilità termica, raffina i grani ricristallizzati e diventa anche il nucleo di nucleazione della fase di rafforzamento dell'invecchiamento. Le proprietà meccaniche e le proprietà di lavorazione della lega hanno un impatto significativo. Sr può far cambiare la morfologia del Si eutettico da aghiformo a fibroso; dopo l'aggiunta di elementi Mn e Sr, la fase AlFeSi nella lega Al-Si è distribuita uniformemente nel dendrite α-Al e Mn migliora la morfologia della fase Fe aghiforme. L'effetto è più grande di quello di Sr. Una certa quantità di Ba ha un buon effetto metamorfico sul silicio eutettico ZL109 e allo stesso tempo ha una buona resistenza al metamorfismo e alla recessione e alle proprietà di rifusione e la lega dopo il metamorfismo può ottenere una maggiore resistenza; ma quando il contenuto di Ba supera lo 0,125%, ci sarà la comparsa nella struttura. È presente una piccola quantità di fase aciculare e le prestazioni sono di conseguenza ridotte. Con l'aumento del contenuto di Fe, la dimensione della fase ricca di ferro nella lega di alluminio A356 aumenta, la morfologia cambia da ossea ad agostra e la resistenza alla trazione della lega diminuisce. Le particelle composte intermetalliche ricche di ferro in scaglie nei getti in lega di alluminio ad alto contenuto di ferro promuovono le crepe da fatica L'inizio della lega è una delle fonti di cricche, tuttavia, l'aumento del contenuto di Fe aumenterà l'alta temperatura e la resistenza alla trazione a breve termine della lega. Dopo che Sb è stato aggiunto ad A356 per la modifica, la densità della lega viene aumentata e l'effetto di modifica ha un effetto a lungo termine; Zr può raffinare efficacemente i grani e inibire la ricristallizzazione. L'aggiunta dell'elemento Zn a una certa quantità può formare un gruppo eutettico nella struttura della lega Al-Si modificata. All'aumentare della quantità di Zn, la durezza della lega aumenta e l'allungamento diminuisce. Il sale di fosforo viene aggiunto alla lega ipereutettica di alluminio-silicio per formare un etero-nucleo A1P, la dimensione del silicio primario diminuisce e la forma cambia da una forma a piastra a una forma poligonale o agglomerata. La lega ha buone proprietà meccaniche, resistenza all'usura e proprietà di colata.

Le leghe Al-Si as-cast sono composte principalmente da dendriti α-Al e silicio eutettico grossolano. Per le leghe Al-Si iper-eutettiche, oltre ad esse è presente silicio primario, in cui le forme α-dendritiche sono dendriti ellittiche. Per il silicio primario poligonale sfuso, maggiore è la dimensione delle particelle e più irregolare è la forma, minore è la resistenza ed è facile da rompere preferenzialmente durante il processo di allungamento. Huang Caimin et al. hanno scoperto che quando il liquido di alluminio ad alta temperatura viene raffreddato e solidificato, a causa del gradiente di temperatura locale e delle diverse velocità di raffreddamento, i dendriti in lega A356 as-cast appaiono segregazione dei componenti e la matrice presenta anche allentamenti, fori, inclusioni, fori di restringimento e difetti dei film di ossido. Il silicio eutettico della lega A356 non modificata ha la forma di aghi grossolani. Mg2Si è una fase di rafforzamento delle precipitazioni, ma il numero di fasi di Mg2Si allo stato as-cast è sempre più piccolo, quindi non è facile da trovare. Un gran numero di piani lisci di quasi-sfaldamento appaiono nella morfologia della frattura a trazione della lega A356 come fusa e ci sono fossette di diverse dimensioni nell'area locale. La maggior parte delle fossette sono piccole e poco profonde e il numero è relativamente piccolo. La ragione delle caratteristiche del piano di scissione è che si verificheranno crepe alla giunzione del silicio eutettico e del substrato, che si espanderà e si distribuirà nella regione eutettica; Yifan Wang et al. hanno scoperto che l'interfaccia Al-7Si-0.6Mg forma legami covalenti tra atomi di Al e Si. , il legame covalente svolge un ruolo chiave nella forza del legame interfacciale. Secondo la teoria della frattura di Griffith, le crepe si formano e si propagano prima all'interno della fase di precipitazione dell'alluminio e l'interfaccia può fungere da strato protettivo per prevenire la propagazione delle cricche. Lou Huashan et al. hanno scoperto attraverso la frattura della lega di alluminio A356 as-cast che quando la propagazione della cricca incontra l'ostruzione del silicio eutettico, la crepa taglierà le particelle di silicio eutettico, e mentre la piccola crepa cresce e si collega insieme per formare una lunga crepa, quindi la crepa si propaga e segue il principio del consumo minimo di energia, e si propaga attraverso la parte più debole del bordo del grano (struttura lamellare) e infine si manifesta come frattura fragile. Allo stesso tempo, S. Samat et al. hanno scoperto che la riduzione della plasticità è correlata alle caratteristiche microstrutturali dei composti intermetallici aciculari β-AlFeSi dannosi e all'esistenza di pori microscopici durante la solidificazione. Per le leghe Al-Si ipereutettiche, il silicio primario grossolano può migliorare la resistenza all'usura della lega come punto duro, ma poiché è duro e fragile, la matrice è gravemente divisa, quindi le proprietà meccaniche della lega sono ridotte e le prestazioni di lavorazione sono deteriorate.

La temperatura e il tempo appropriati del trattamento di invecchiamento possono migliorare significativamente l'uniformità della struttura e la morfologia dei precipitati, aumentando così la resistenza della lega, ma una temperatura troppo elevata o un tempo di invecchiamento troppo lungo ridurranno la resistenza della lega. Tra i fattori che influenzano le proprietà meccaniche della lega di alluminio A356, il tempo di invecchiamento ha la maggiore influenza sulla resistenza alla trazione, sulla resistenza allo snervamento e sull'allungamento, e l'entità di queste proprietà aumenta prima e poi diminuisce con l'aumentare del tempo di invecchiamento. Quando il tempo di invecchiamento è troppo lungo, i grani sono ovviamente grossolani, e l'ingrossamento e il cambiamento di forma dei grani riducono direttamente la durezza del materiale. In secondo luogo, la fase Mg2Si fragile continua e grossolana si forma quando il tempo di invecchiamento è troppo lungo, il che riduce anche le proprietà meccaniche della lega. La fase di precipitazione Mg2Si è un composto intermetallico duro e fragile, che può bloccare efficacemente le dislocazioni, stabilizzare la sottostruttura, impedire lo scorrimento del bordo del grano, in modo che la resistenza, la plasticità, la tenacità e la durezza siano ben abbinate e, allo stesso tempo, la temperatura di ricristallizzazione della matrice sia aumentata. Pertanto, la ricristallizzazione viene soppressa; Inoltre, la resistenza della matrice è migliorata. La fase stabile di indurimento per precipitazione prodotta dalla lega Al-Si fusa invecchiata non si dissolverà nuovamente nella matrice, impedendo il movimento a lungo raggio delle dislocazioni, migliorando così la resistenza alla fatica termica della lega. Le proprietà di fatica delle leghe sono influenzate principalmente dalla morfologia e dalle dimensioni delle particelle di Si, entrambe controllate regolando il trattamento termico. La lega trattata termicamente ha eccellenti proprietà di fatica grazie a una grande quantità di sferoidizzazione fine del Si. Le particelle fini di silicio esistono nella struttura cellulare, possono limitare l'espansione delle cricche da fatica e ritardare la frattura da fatica cambiando la direzione di propagazione. È diviso da piccole fossette e non compaiono grandi fossette sul bordo delle fossette e la sua uniformità è migliore di quella della frattura da trazione dopo il trattamento termico T6. Pertanto, l'allungamento della lega dopo l'invecchiamento a doppia fase è più eccellente di quello del processo T6. La superficie di frattura della lega A356 dopo il trattamento T6 è mescolata con piani di sfaldamento e alcune fossette, che è facile formare crepe fragili. Per le leghe Al-Si ipereutettiche, la temperatura di invecchiamento influisce sulla dissoluzione e sulla diffusione al contorno degli elementi di lega. Con l'aumento della temperatura di invecchiamento, la dissoluzione del contorno e la diffusione degli elementi di lega accelerano, il che è vantaggioso per migliorare le proprietà meccaniche della lega. Un adeguato processo di trattamento di invecchiamento migliorerà la resistenza all'usura della lega. Sun Yu et al. hanno studiato l'effetto del processo di trattamento termico sulle leghe di colata Al-Si quasi eutettiche modificate con stronzio e hanno scoperto che il trattamento di invecchiamento ridurrebbe la plasticità del materiale. Liu Tuanshen et al. hanno scoperto che il trattamento di invecchiamento può migliorare la tenacità agli urti della lega Al-20%Si, che è correlata al cambiamento della forma del silicio primario e del silicio eutettico e al rafforzamento della matrice.