La clasificación de materiales de la aleación de aluminio fundido a presión de uso común

La densidad del aluminio es solo aproximadamente 1/3 de la del hierro, cobre, zinc y otras aleaciones. Actualmente es uno de los materiales de aleación de fundición a presión que cumple con los requisitos de peso ligero. Además, el aluminio tiene una resistencia específica y una rigidez específicas más altas, y tiene buenas propiedades reológicas plásticas. , Las ventajas del rango estrecho de temperatura de cristalización, baja tasa de contracción lineal, fácil formación y corte, altas propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión, basadas en las ventajas anteriores, la aleación de aluminio se ha convertido en uno de los materiales de aleación de fundición a presión de alta resistencia y dureza. Las fundiciones de aleación de aluminio tienen excelentes efectos de reducción de peso en las industrias automotriz, aeroespacial y otras. Desde la década de 1980, el rápido desarrollo de la industria automotriz ha impulsado el desarrollo de industrias relacionadas. El desarrollo de la industria automotriz se centra principalmente en la inteligencia, el peso ligero y modular 化 y así sucesivamente.

La influencia de la composición de la aleación en las propiedades de la aleación de aluminio La composición y el contenido de la aleación de aluminio fundido a presión tienen un impacto significativo en las propiedades mecánicas de la fundición. Para los requisitos de rendimiento de diferentes fundiciones, se deben seleccionar diferentes procesos de fundición a presión y las correspondientes composiciones de aleación de aluminio. En la actualidad, las aleaciones de aluminio fundido a presión se utilizan ampliamente en el campo industrial. Las aleaciones binarias de Al-Si, las aleaciones binarias de Al-Mg, las aleaciones de Al-Si-Mg, las aleaciones de Al-Si-Cu, etc. se utilizan comúnmente en China, Estados Unidos y Japón. El modelo y la composición de la aleación de aluminio se muestran en la Tabla 1. Generalmente, los principales elementos de aleación agregados a la aleación de aluminio fundido a presión tradicional son Si, Fe, Cu, etc., entre los cuales la adición del elemento Si puede mejorar
La fluidez de la aleación de aluminio, la adición del elemento Fe conduce al desmoldeo de las piezas fundidas a presión, la adición del elemento Cu puede mejorar la resistencia de las piezas fundidas y la adición de varios elementos de aleación hace que las aleaciones de aluminio tengan diferentes propiedades y ventajas y desventajas.

Aleación de la serie Al-Si

La adición del elemento Si a la aleación de aluminio fundido a presión reducirá el rango de temperatura de cristalización, aumentará el contenido eutéctico y, debido al gran calor latente de cristalización del elemento Si, aumentará la fluidez de la aleación. Además, la tasa de contracción volumétrica del elemento Si es aproximadamente cero y el coeficiente de expansión lineal es mucho menor que el del Al. A medida que aumenta el contenido de elemento de Si, la tasa de contracción de la aleación formada disminuye, reduciendo la tendencia a la contracción de los poros y al agrietamiento en caliente, e inhibiendo la fragilidad a alta temperatura. Debido a la adición del elemento Si a la aleación de aluminio fundido a presión, tiene un buen rendimiento de fundición, conductividad térmica, resistencia a la corrosión y otras ventajas, por lo que las aleaciones de la serie Al-Si se utilizan ampliamente en el campo de la fundición. Aunque la serie de aleaciones binarias tradicionales de Al-Si tiene buena resistencia, su plasticidad es pobre y es difícil cumplir con los requisitos para aleaciones de aluminio de mayor rendimiento en el rápido desarrollo de la industria automotriz.

El principal defecto de las aleaciones de la serie Al-Si es que durante el proceso de fundición, es fácil provocar defectos como poros y tamaño de fundición no conformes. Los granos de microestructura de las aleaciones de aluminio fundido tradicionales son dendritas, que afectan las propiedades mecánicas de la aleación. La industria divide las aleaciones de Al-Si en tres categorías: aleaciones de Al-Si hipoeutécticas, aleaciones de Al-Si eutécticas y aleaciones de Al-Si hipereutécticas, como se muestra en la Figura 1. El mayor contenido de Si en la aleación promueve la formación de aleaciones duras y rugosas. partículas primarias de Si y mejora la resistencia al desgaste de las aleaciones hipereutécticas de Al-Si. Al mismo tiempo, la presencia de partículas primarias de Si también es perjudicial para las propiedades mecánicas de la aleación. Impacto, como reducir el rendimiento de corte.

Aleación de la serie Al-Mg

Las aleaciones de Al-Mg tienen una excelente plasticidad y resistencia a la corrosión. La calidad de la superficie de las piezas moldeadas es alta. Se utiliza principalmente en piezas de automóviles resistentes a la corrosión y fundiciones a presión con requisitos de alta calidad de superficie. El elemento Mg se agrega a la aleación de aluminio fundido a presión. Dado que el radio de los átomos de Mg es un 13% mayor que el de los átomos de Al, después del tratamiento de la solución, el Mg se disuelve en la fase alfa del Al, provocando una mayor distorsión y mejorando la resistencia de la aleación de aluminio. Se puede formar una película de espinela con fuerte resistencia a la corrosión en la superficie del líquido de aleación Al-Mg, lo que puede mejorar la resistencia a la corrosión de la aleación, y la tendencia de la aleación a formar una película mucosa es baja, y la calidad de la superficie el casting es alto. Sin embargo, las aleaciones de Al-Mg pueden producir fases duras y frágiles de Mg 2 Si y Al 3 Mg 2, que reducen el alargamiento de la aleación y aumentan la tendencia al agrietamiento en caliente. Es fácil de oxidar o formar escoria durante la fundición, lo que da como resultado un rendimiento deficiente de la fundición.

Aleación de la serie Al-Si-Mg

Las aleaciones de la serie Al-Si-Mg pertenecen a un tipo especial de aleaciones de la serie Al-Si. En las aleaciones de la serie Al-Si, la solubilidad del elemento Si en Al es pequeña y es difícil agregar más elemento Si a la aleación de aluminio. Por lo tanto, al agregar el elemento Si a la aleación de aluminio, la intensidad del impacto es pequeña. Dado que no se puede reforzar con el proceso de tratamiento térmico, se puede considerar agregar el elemento Mg a la aleación de la serie Al-Si. Después del proceso de tratamiento térmico, la aleación precipitará una fase de fortalecimiento de la dispersión para mejorar la resistencia de la aleación. Por ejemplo, la aleación de aluminio ZL114A es una aleación de Al-Si-Mg, una pequeña cantidad de Mg puede mejorar la resistencia a la tracción y el límite elástico de la aleación, tiene mejores propiedades mecánicas y la aleación tiene una mejor capacidad de llenado, resistencia a la corrosión y menor tendencia al agrietamiento térmico. La aleación de la serie Al-Si-Mg es el objetivo de desarrollo de la nueva aleación de aluminio fundido a presión, que se puede utilizar en la carrocería del automóvil.
Piezas con formas complejas y altos requisitos para propiedades mecánicas integrales, pero el procesamiento posterior de piezas formadas requiere requisitos más altos, lo que aumentará los costos de fabricación.
1.1.4 Aleación de la serie Al-Si-Cu
El elemento Cu se agrega a la aleación de la serie Al-Si-Cu. La solubilidad del elemento Cu en una solución sólida de α-Al a temperatura ambiente es pequeña, pero la solubilidad es mayor a alta temperatura, por lo que el elemento Cu puede disolverse en la matriz de aluminio de la aleación o formar partículas Fases de fortalecimiento del compuesto conformado (principalmente AlCu y Al 5 Cu 2 Mg 8 Si 6 fases) mejoran la resistencia a la fluencia de la aleación y la fuerte dureza de la aleación. La adición del elemento Cu a las aleaciones de la serie Al-Si-Cu puede aumentar las propiedades mecánicas, las propiedades de fundición y la maquinabilidad de las aleaciones de aluminio.
Sí, pero la diferencia de potencial químico entre el elemento Al y el elemento Cu es grande, lo que hace que la resistencia a la corrosión de la aleación se deteriore fácilmente y la tendencia a agrietarse en caliente es mayor. En la aleación de fundición a presión de Al-Si-Cu, el contenido de Cu generalmente se controla en 1% ~ 5%. La aleación A383 es ​​una aleación de aluminio fundida a presión mejorada basada en la aleación A380 tradicional en los Estados Unidos. El contenido de Si es más eutéctico que el A380, lo que mejora la fluidez de la aleación. Su contenido de elemento Cu es menor y existe un cierto grado de agrietamiento en caliente durante el proceso de fundición a presión. Tiende a formar un camino de grietas calientes.

El papel de otros elementos en la aleación de aluminio

El elemento Fe es un elemento de impureza con gran influencia en la aleación de aluminio fundido a presión. El elemento Fe reacciona fácilmente con Al, Si, Mg y otros elementos en la aleación de aluminio para formar Al 3 Fe, Al 9 Fe 2 Si 2, Al 8 Mg 3 FeSi 6, etc. Las fases son todas duras y frágiles, que son propensas a las grietas, y es fácil acumular gas impureza en la posición de la fase, lo que reduce las propiedades mecánicas de la aleación. El proceso de fundición a presión se utiliza para reducir la precipitación de la fase rica en Fe en forma de aguja hasta cierto punto, de modo que reduce los efectos adversos sobre la matriz. Además, el alto contenido de elemento Fe reducirá la resistencia a la corrosión y la fluidez de la aleación de aluminio y aumentará la tendencia al agrietamiento en caliente y
Tendencia a encoger los agujeros.

La solubilidad del elemento Zn en la matriz α-Al es buena y puede formar una solución sólida, fortalecer las propiedades mecánicas de la aleación, mejorar su fluidez y mejorar el rendimiento de procesamiento mecánico de la aleación. Pero similar al elemento Cu, debido a la gran diferencia en el potencial químico entre el elemento Zn y el Al en la aleación, la resistencia a la corrosión de la aleación de aluminio fundido a presión es pobre, y la tasa de contracción de volumen del elemento Zn en el La aleación es tan alta como 4.7%, lo que hace que la aleación de aluminio fundido a presión tenga una mayor tendencia a encogerse.
Los elementos de tierras raras a menudo se agregan a las aleaciones de aluminio fundido a presión. El radio atómico de los elementos de tierras raras es mayor que el del elemento Al. La estructura cristalina del elemento Al es una celosía cúbica centrada en las caras, y el elemento de tierras raras es una celosía hexagonal compacta. Por lo tanto, los elementos de tierras raras están contenidos en aleaciones de aluminio. La solubilidad es pequeña y no es fácil formar una solución sólida. La adición de elementos de tierras raras a las aleaciones de aluminio se concentrará frente a la interfaz sólido-líquido, provocando un enfriamiento excesivo de la composición, lo que puede mejorar las propiedades mecánicas de la aleación de aluminio. Los elementos de tierras raras son más activos y fáciles de llenar cuando se funde una aleación de aluminio.

Los defectos producidos por la fase de aleación reducen la tensión superficial entre las dos fases y forman una capa activa en la superficie de los granos de aleación para evitar el crecimiento de los granos. Para las impurezas como el Fe en la aleación, los elementos de tierras raras pueden reaccionar con ellos para purificar el líquido de aluminio y mejorar la fase de impurezas rica en Fe.

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