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硅鋁合金粉 硅鋁合金粉末 鋁硅合金粉

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詳細(xì)信息

一、基本概念與成分

1. 定義


  • 三者均指以鋁(Al)和硅(Si)為主要成分的合金粉末,屬于 Al-Si 系合金,因成分比例和應(yīng)用場景不同衍生出不同名稱,本質(zhì)上是同一類材料的不同表述。


2. 典型化學(xué)成分


  • 常規(guī)比例:Si 含量通常在 5%~35% 之間,常見型號如:

    • Al-12Si(硅含量約 12%):熔點(diǎn)低(約 577℃),流動(dòng)性好,是常用的釬焊和鑄造合金粉。

    • 高硅鋁合金(Si 含量≥20%):如 Al-20Si、Al-35Si,具有低膨脹系數(shù)和高耐磨性。

  • 其他元素:部分型號添加鎂(Mg)、銅(Cu)、鐵(Fe)等,用于調(diào)整強(qiáng)度、耐蝕性或加工性。

二、物理化學(xué)特性

  1. 熔點(diǎn)與熱性能

    • 隨 Si 含量增加,熔點(diǎn)從純鋁的 660℃逐步降低至共晶點(diǎn)(Al-12.6Si,熔點(diǎn) 577℃),超過共晶點(diǎn)后熔點(diǎn)略有上升。

    • 熱膨脹系數(shù):Si 含量越高,熱膨脹系數(shù)越低(如 Al-35Si 的熱膨脹系數(shù)接近硅,適用于電子封裝)。

  2. 力學(xué)性能

    • 強(qiáng)度與硬度:Si 作為硬質(zhì)相,可顯著提高合金強(qiáng)度和耐磨性(如 Al-20Si 的抗拉強(qiáng)度可達(dá) 200~300 MPa)。

    • 塑性:高硅含量時(shí)塑性下降,需通過熱處理(如變質(zhì)處理)改善。

  3. 其他特性

    • 耐蝕性:優(yōu)于純鋁,在潮濕環(huán)境中表現(xiàn)穩(wěn)定,但含雜質(zhì)(如 Fe)時(shí)耐蝕性下降。

    • 導(dǎo)電性:隨 Si 含量增加,導(dǎo)電性降低(純鋁電導(dǎo)率約 62% IACS,Al-12Si 約 30% IACS)。

三、制備工藝

  1. 霧化法(主流工藝)

    • 氣霧化:熔融金屬液被高壓氣體(如氮?dú)狻鍤猓╈F化成細(xì)小液滴,冷卻后形成球形粉末,粒度可控(10~100μm),適用于 3D 打印、熱噴涂。

    • 水霧化:以高壓水為霧化介質(zhì),粉末粒徑較粗(50~200μm),成本低,適用于鑄造、釬焊填料。

  2. 機(jī)械合金化法

    • 通過球磨使 Al 和 Si 粉末發(fā)生固態(tài)擴(kuò)散反應(yīng),可制備納米級復(fù)合粉末,用于復(fù)合材料。

  3. 電解法 / 還原法

    • 較少見,主要用于高純度或特殊形貌(如片狀)粉末制備。

四、分類與應(yīng)用場景

1. 按 Si 含量分類及應(yīng)用
  • 低硅鋁合金粉(Si≤12%)

    • 釬焊材料:作為鋁釬焊粉(如前文所述),用于鋁合金焊接(熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好)。

    • 鑄造行業(yè):壓鑄鋁合金(如 ADC12,對應(yīng) Al-12Si-Cu 系),用于汽車零件(發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、輪轂)。

    • 典型:Al-12Si

    • 應(yīng)用

  • 中高硅鋁合金粉(12%<Si≤35%)

    • 電子封裝:低膨脹系數(shù),用于制造芯片載體、散熱基板(與硅芯片熱膨脹匹配)。

    • 耐磨材料:活塞、氣缸套(Si 顆粒作為耐磨相)。

    • 3D 打印:高硅鋁合金粉(如 Al-20Si)通過 SLM 技術(shù)制造高強(qiáng)度、耐高溫零件(航空航天結(jié)構(gòu)件)。

    • 典型:Al-20Si、Al-35Si

    • 應(yīng)用

2. 按應(yīng)用形態(tài)分類
  • 球形粉:氣霧化制備,用于 3D 打印、熱噴涂(如超音速火焰噴涂,形成耐磨涂層)。

  • 不規(guī)則粉:水霧化或機(jī)械破碎制備,用于鑄造、粉末冶金(如壓制燒結(jié)成零件)。

  • 片狀粉:機(jī)械研磨制備,用于防腐涂料(形成致密氧化膜)、電磁屏蔽材料。


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