Alsi42 Aleaciones | Visión general

La adición de elementos de aleación es una forma importante de mejorar la microestructura y las propiedades de las aleaciones de Al-Si. Los elementos comúnmente agregados en aleaciones de Al-Si incluyen Mg, Cu, Mn, Sr y RE. El elemento Mg se puede disolver en α-Al para causar distorsión de la red y desempeñar un papel en el fortalecimiento de la solución sólida. Al mismo tiempo, Mg y Si forman la fase Mg2Si, que es una fase de fortalecimiento y mejora la dureza de la aleación. El contenido de Cu en la aleación de Al-Si alcanza el 2,5%, y aumenta el número de fases de Al2Cu, que se distribuye en la interfaz de α-Al y silicio eutéctico, y desempeña un papel de fortalecimiento, pero la morfología gruesa y la distribución de la fase de fortalecimiento hacen que la tasa de aleación sea alargada. El Mn puede reducir el número y el tamaño del silicio primario en la aleación de Al-Si, y el silicio eutéctico se convierte en una estructura más corta en forma de aguja. La aleación hipereutéctica de Al-Si que contiene Mn precipitará partículas de fase dispersa que contienen Mn durante el proceso de homogeneización, que tiene alta densidad y alta estabilidad térmica, refina los granos recristalizados y también se convierte en el núcleo de nucleación de la fase de fortalecimiento del envejecimiento. Las propiedades mecánicas y las propiedades de procesamiento de la aleación tienen un impacto significativo. Sr puede hacer que la morfología de la fase eutéctica de Si cambie de aguja a fibrosa; después de la adición de elementos Mn y Sr, la fase AlFeSi en la aleación Al-Si se distribuye uniformemente en la dendrita α-Al, y Mn mejora la morfología de la fase de Fe en forma de aguja. El efecto es mayor que el de Sr. Una cierta cantidad de Ba tiene un buen efecto metamórfico en el silicio eutéctico ZL109, y al mismo tiempo tiene una buena resistencia al metamorfismo y a las propiedades de recesión y refundición, y la aleación después del metamorfismo puede obtener una mayor resistencia; pero cuando el contenido de Ba supera el 0,125%, aparecerá en la estructura. Una pequeña cantidad de fase acicular está presente, y el rendimiento se reduce correspondientemente. Con el aumento del contenido de Fe, aumenta el tamaño de la fase rica en hierro en la aleación de aluminio A356, la morfología cambia de hueso a aguja y la resistencia a la tracción de la aleación disminuye. Las partículas de compuestos intermetálicos ricos en hierro en escamas grandes en fundiciones de aleación de aluminio con alto contenido de hierro promueven grietas por fatiga La iniciación de la aleación es una de las fuentes de grietas, sin embargo, el aumento del contenido de Fe aumentará la alta temperatura y la resistencia a la tracción a corto plazo de la aleación. Después de agregar Sb a A356 para su modificación, la densidad de la aleación aumenta y el efecto de modificación tiene un efecto a largo plazo; Zr puede refinar eficazmente los granos e inhibir la recristalización. La adición del elemento Zn a una cierta cantidad puede formar un grupo eutéctico en la estructura de la aleación de Al-Si modificada. A medida que aumenta la cantidad de Zn, la dureza de la aleación aumenta y el alargamiento disminuye. La sal de fósforo se agrega a la aleación hipereutéctica de aluminio-silicio para formar un heteronúcleo A1P, el tamaño del silicio primario disminuye y la forma cambia de una forma de placa a una forma poligonal o aglomerada. La aleación tiene buenas propiedades mecánicas, resistencia al desgaste y propiedades de fundición.

La temperatura y el tiempo adecuados del tratamiento de envejecimiento pueden mejorar significativamente la uniformidad de la estructura y la morfología de los precipitados, aumentando así la resistencia de la aleación, pero una temperatura demasiado alta o un tiempo de envejecimiento demasiado largo reducirán la resistencia de la aleación. Entre los factores que afectan las propiedades mecánicas de la aleación de aluminio A356, el tiempo de envejecimiento tiene la mayor influencia en la resistencia a la tracción, el límite elástico y el alargamiento, y la magnitud de estas propiedades aumenta primero y luego disminuye con el aumento del tiempo de envejecimiento. Cuando el tiempo de envejecimiento es demasiado largo, los granos son obviamente gruesos, y el engrosamiento y el cambio de forma de los granos reducen directamente la dureza del material. En segundo lugar, la fase continua y gruesa de Mg2Si frágil se forma cuando el tiempo de envejecimiento es demasiado largo, lo que también reduce las propiedades mecánicas de la aleación. La fase de precipitación Mg2Si es un compuesto intermetálico duro y quebradizo, que puede fijar eficazmente las dislocaciones, estabilizar la subestructura, evitar que el límite del grano se deslice, de modo que la resistencia, la plasticidad, la tenacidad y la dureza coincidan bien y, al mismo tiempo, aumente la temperatura de recristalización de la matriz. Por lo tanto, se suprime la recristalización; Además, se mejora la resistencia de la matriz. La fase estable de endurecimiento por precipitación producida por la aleación de Al-Si moldeada envejecida no se volverá a disolver en la matriz, evitando el movimiento de largo alcance de las dislocaciones, mejorando así la resistencia a la fatiga térmica de la aleación. Las propiedades de fatiga de las aleaciones se ven afectadas principalmente por la morfología y el tamaño de las partículas de Si, las cuales se controlan ajustando el tratamiento térmico. La aleación tratada térmicamente tiene excelentes propiedades de fatiga debido a una gran cantidad de esferoidización fina de Si. Existen partículas finas de silicio en la estructura celular, pueden limitar la expansión de las grietas por fatiga y retrasar la fractura por fatiga cambiando la dirección de propagación. Está dividido por pequeños hoyuelos, y no aparecen hoyuelos grandes en el borde de los hoyuelos, y su uniformidad es mejor que la de la fractura por tracción después del tratamiento térmico T6. Por lo tanto, el alargamiento de la aleación después del envejecimiento de doble etapa es más excelente que el del proceso T6. La superficie de fractura de la aleación A356 después del tratamiento T6 se mezcla con planos de escisión y algunos hoyuelos, lo que es fácil de formar grietas frágiles. Para las aleaciones hipereutécticas de Al-Si, la temperatura de envejecimiento afecta la disolución límite y la difusión de los elementos de aleación. Con el aumento de la temperatura de envejecimiento, la disolución límite y la difusión de los elementos de aleación se aceleran, lo que es beneficioso para mejorar las propiedades mecánicas de la aleación. El proceso de tratamiento de envejecimiento apropiado mejorará la resistencia al desgaste de la aleación. Sun Yu et al. estudiaron el efecto del proceso de tratamiento térmico en aleaciones de fundición de Al-Si casi eutécticas modificadas con estroncio y encontraron que el tratamiento de envejecimiento reduciría la plasticidad del material. Liu Tuanshen et al. encontraron que el tratamiento del envejecimiento puede mejorar la tenacidad al impacto de la aleación Al-20% Si, que está relacionada con el cambio de la forma del silicio primario y el silicio eutéctico y el fortalecimiento de la matriz.

Las aleaciones de Al-Si fundidas están compuestas principalmente de dendritas de α-Al y silicio eutéctico grueso. Para las aleaciones hipereutécticas de Al-Si, hay silicio primario además de ellas, en el que las formas α-dendríticas son dendritas elípticas. Para el silicio primario poligonal a granel, cuanto mayor sea el tamaño de partícula y más irregular sea la forma, menor será la resistencia y es fácil de agrietar preferentemente durante el proceso de estiramiento. Huang Caimin et al. encontraron que cuando el líquido de aluminio de alta temperatura se enfría y solidifica, debido al gradiente de temperatura local y las diferentes velocidades de enfriamiento, las dendritas de aleación A356 fundidas aparecen segregación de componentes, y la matriz también tiene holgura, agujeros, inclusiones, orificios de contracción y defectos de películas de óxido. El silicio eutéctico de la aleación A356 no modificada tiene la forma de agujas gruesas. Mg2Si es una fase de fortalecimiento de la precipitación, pero el número de fases de Mg2Si en el estado de fundición es pequeño y pequeño, por lo que no es fácil de encontrar. Una gran cantidad de planos lisos de cuasi-escisión aparecen en la morfología de fractura por tracción de la aleación A356 fundida, y hay hoyuelos de diferentes tamaños en el área local. La mayoría de los hoyuelos son pequeños y poco profundos, y el número es relativamente pequeño. La razón de las características del plano de escisión es que se producirán grietas en la unión del silicio eutéctico y el sustrato, que se expandirá y distribuirá en la región eutéctica; Yifan Wang et al. encontraron que la interfaz Al-7Si-0.6Mg forma enlaces covalentes entre los átomos de Al y Si. , el enlace covalente juega un papel clave en la fuerza de unión interfacial. De acuerdo con la teoría de la fractura de Griffith, las grietas primero se forman y se propagan dentro de la fase de precipitación de Al, y la interfaz puede actuar como una capa protectora para evitar la propagación de grietas. Lou Huashan et al. encontraron a través de la fractura de la aleación de aluminio A356 as-cast que cuando la propagación de la grieta se encuentra con la obstrucción del silicio eutéctico, la grieta cortará las partículas de silicio eutéctico, y a medida que la pequeña grieta crece y se conecta para formar una grieta larga, entonces La grieta se propaga y sigue el principio de consumo mínimo de energía, y se propaga a través de la parte más débil del límite del grano (estructura laminar), y finalmente se manifiesta como fractura frágil. Al mismo tiempo, S. Samat et al. encontraron que la reducción de la plasticidad está relacionada con las características microestructurales de los compuestos intermetálicos aciculares dañinos β-AlFeSi y la existencia de poros microscópicos durante la solidificación. Para aleaciones hipereutécticas de Al-Si, el silicio primario grueso puede mejorar la resistencia al desgaste de la aleación como un punto duro, pero debido a que es duro y quebradizo, la matriz se divide severamente, por lo que las propiedades mecánicas de la aleación se reducen y el rendimiento de procesamiento se deteriora.