ligas alsi42 | Visão geral

As ligas de Al-Si fundidas são compostas principalmente de dendritos α-Al e silício eutético grosseiro. Para ligas de Al-Si hipereutéticas, há silício primário além delas, no qual as formas α-dendríticas são dendritos elípticos. Para o silício primário poligonal a granel, quanto maior o tamanho da partícula e mais irregular a forma, menor a resistência e é fácil de rachar preferencialmente durante o processo de alongamento. Huang Caimin et al. descobriram que quando o líquido de alumínio de alta temperatura é resfriado e solidificado, devido ao gradiente de temperatura local e diferentes taxas de resfriamento, os dendritos de liga A356 como fundidos aparecem segregação de componentes, e a matriz também tem frouxidão, furos, inclusões, furos de encolhimento e defeitos de filmes de óxido. O silício eutético da liga A356 não modificada tem a forma de agulhas grossas. Mg2Si é uma fase de fortalecimento da precipitação, mas o número de fases Mg2Si no estado as-cast é pequeno e pequeno, por isso não é fácil de ser encontrado. Um grande número de planos de quase-clivagem lisa aparece na morfologia da fratura por tração da liga A356 as-fundida, e há covinhas de diferentes tamanhos na área local. A maioria das covinhas são pequenas e rasas, e o número é relativamente pequeno. A razão para as características do plano de clivagem é que as fissuras ocorrerão na junção do silício eutético e do substrato, que se expandirão e se distribuirão na região eutética; Yifan Wang et al. descobriram que a interface Al-7Si-0.6Mg forma ligações covalentes entre átomos de Al e Si. , a ligação covalente desempenha um papel fundamental na força de ligação interfacial. De acordo com a teoria da fratura de Griffith, as rachaduras primeiro se formam e se propagam dentro da fase de precipitação de Al, e a interface pode atuar como uma camada protetora para evitar a propagação de rachaduras. Lou Huashan et al. descobriram através da fratura da liga de alumínio A356 as-cast que quando a propagação da rachadura encontra a obstrução do silício eutético, a rachadura cortará as partículas de silício eutético, e à medida que a pequena rachadura cresce e se conecta para formar uma rachadura longa, então a rachadura se propaga e segue o princípio do consumo mínimo de energia, e se propaga através da parte mais fraca do limite do grão (estrutura lamelar) e, finalmente, se manifesta como fratura frágil. Ao mesmo tempo, S. Samat et al. descobriram que a redução da plasticidade está relacionada às características microestruturais de compostos intermetálicos aciculares β-AlFeSi nocivos e à existência de poros microscópicos durante a solidificação. Para ligas Al-Si hipereutéticas, o silício primário grosseiro pode melhorar a resistência ao desgaste da liga como um ponto duro, mas como é duro e quebradiço, a matriz é severamente dividida, de modo que as propriedades mecânicas da liga são reduzidas e o desempenho do processamento é deteriorado.

A temperatura e o tempo adequados do tratamento do envelhecimento podem melhorar significativamente a uniformidade da estrutura e a morfologia dos precipitados, aumentando assim a resistência da liga, mas uma temperatura muito alta ou um tempo de envelhecimento muito longo reduzirão a resistência da liga. Entre os fatores que afetam as propriedades mecânicas da liga de alumínio A356, o tempo de envelhecimento tem a maior influência na resistência à tração, resistência ao rendimento e alongamento, e a magnitude dessas propriedades aumenta primeiro e depois diminui com o aumento do tempo de envelhecimento. Quando o tempo de envelhecimento é muito longo, os grãos são obviamente grosseiros, e o engrossamento e a mudança de forma dos grãos reduzem diretamente a dureza do material. Em segundo lugar, a fase Mg2Si quebradiça contínua e grossa é formada quando o tempo de envelhecimento é muito longo, o que também reduz as propriedades mecânicas da liga. A fase de precipitação Mg2Si é um composto intermetálico duro e quebradiço, que pode efetivamente fixar deslocamentos, estabilizar a subestrutura, impedir que o limite do grão deslize, de modo que a resistência, plasticidade, tenacidade e dureza sejam bem combinadas e, ao mesmo tempo, a temperatura de recristalização da matriz seja aumentada. Assim, a recristalização é suprimida; além disso, a força da matriz é melhorada. A fase de endurecimento por precipitação estável produzida pela liga Al-Si fundida envelhecida não se redissolve na matriz, impedindo o movimento de longo alcance das luxações, melhorando assim a resistência à fadiga térmica da liga. As propriedades de fadiga das ligas são afetadas principalmente pela morfologia e tamanho das partículas de Si, ambas controladas pelo ajuste do tratamento térmico. A liga tratada termicamente tem excelentes propriedades de fadiga devido a uma grande quantidade de esferoidização fina de Si. Partículas finas de silício existem na estrutura celular, elas podem limitar a expansão das rachaduras de fadiga e retardar a fratura por fadiga, alterando a direção de propagação. É dividido por pequenas covinhas, e nenhuma covinhas grandes aparece na borda das covinhas, e sua uniformidade é melhor do que a da fratura por tração após o tratamento térmico T6. Portanto, o alongamento da liga após o envelhecimento em estágio duplo é mais excelente do que o do processo T6. A superfície de fratura da liga A356 após o tratamento T6 é misturada com planos de clivagem e algumas covinhas, o que é fácil de formar rachaduras quebradiças. Para ligas hipereutéticas de Al-Si, a temperatura de envelhecimento afeta a dissolução limite e a difusão de elementos de liga. Com o aumento da temperatura de envelhecimento, a dissolução de fronteira e a difusão de elementos de liga aceleram, o que é benéfico para melhorar as propriedades mecânicas da liga. O processo de tratamento adequado do envelhecimento melhorará a resistência ao desgaste da liga. Sun Yu et al. estudaram o efeito do processo de tratamento térmico em ligas de fundição Al-Si quase eutéticas modificadas com estrôncio e descobriram que o tratamento do envelhecimento reduziria a plasticidade do material. Liu Tuanshen et al. descobriram que o tratamento do envelhecimento pode melhorar a tenacidade ao impacto da liga Al-20%Si, que está relacionada à mudança da forma do silício primário e do silício eutético e ao fortalecimento da matriz.

A adição de elementos de liga é uma maneira importante de melhorar a microestrutura e as propriedades das ligas Al-Si. Elementos comumente adicionados em ligas Al-Si incluem Mg,, Mn, Sr e RE. O elemento Mg pode ser dissolvido em α-Al para causar distorção da rede e desempenhar um papel no fortalecimento da solução sólida. Ao mesmo tempo, Mg e Si formam a fase Mg2Si, que é uma fase de fortalecimento e melhora a dureza da liga. O teor de na liga Al-Si atinge 2,5%, e o número de fases Al2Cu aumenta, que é distribuído na interface do α-Al e silício eutético, e desempenha um papel de fortalecimento, mas a morfologia grosseira e a distribuição da fase de fortalecimento fazem com que a taxa alongada da liga diminua. Mn pode reduzir o número e o tamanho do silício primário na liga Al-Si, e o silício eutético torna-se uma estrutura mais curta semelhante a uma agulha. A liga hipereutética Al-Si contendo Mn precipitará partículas de fase dispersa contendo Mn durante o processo de homogeneização, que tem alta densidade e alta estabilidade térmica, refina os grãos recristalizados e também se torna o núcleo de nucleação da fase de fortalecimento do envelhecimento. As propriedades mecânicas e as propriedades de processamento da liga têm um impacto significativo. Sr pode fazer a morfologia da fase Si eutética mudar de agulha para fibrosa; após a adição dos elementos Mn e Sr, a fase AlFeSi na liga Al-Si é uniformemente distribuída no dendrito α-Al, e Mn melhora a morfologia da fase Fe semelhante a uma agulha. O efeito é maior do que o de Sr. Uma certa quantidade de Ba tem um bom efeito metamórfico no silício eutético ZL109 e, ao mesmo tempo, tem boa resistência ao metamorfismo e às propriedades de recessão e refusão, e a liga após o metamorfismo pode obter maior resistência; mas quando o teor de Ba exceder 0,125%, haverá aparência na estrutura. Uma pequena quantidade de fase acicular está presente e o desempenho é correspondentemente reduzido. Com o aumento do teor de Fe, o tamanho da fase rica em ferro na liga de alumínio A356 aumenta, a morfologia muda de osso para agulha e a resistência à tração da liga diminui. Grandes partículas de compostos intermetálicos ricos em ferro em flocos em fundições de liga de alumínio de alto teor de ferro promovem rachaduras por fadiga O início da liga é uma das fontes de rachaduras, no entanto, o aumento do teor de Fe aumentará a alta temperatura e a resistência à tração a curto prazo da liga. Depois que o Sb é adicionado ao A356 para modificação, a densidade da liga é aumentada e o efeito de modificação tem um efeito a longo prazo; Zr pode efetivamente refinar grãos e inibir a recristalização. A adição do elemento Zn a uma certa quantidade pode formar um grupo eutético na estrutura da liga Al-Si modificada. À medida que a quantidade de Zn aumenta, a dureza da liga aumenta e o alongamento diminui. O sal de fósforo é adicionado à liga hipereutética de alumínio-silício para formar um heteronúcleo A1P, o tamanho do silício primário diminui e a forma muda de uma forma de placa para uma forma poligonal ou aglomerada. A liga tem boas propriedades mecânicas, resistência ao desgaste e propriedades de fundição.