La classification des matériaux de l'alliage d'aluminium moulé sous pression couramment utilisé

La densité de l'aluminium n'est que d'environ 1/3 de celle du fer, du cuivre, du zinc et d'autres alliages. C'est actuellement l'un des matériaux d'alliage de moulage sous pression qui répondent aux exigences de légèreté. De plus, l'aluminium a une résistance spécifique et une rigidité spécifique plus élevées, et a de bonnes propriétés rhéologiques plastiques. , Les avantages de la plage de température de cristallisation étroite, du faible taux de retrait linéaire, du formage et de la découpe faciles, des propriétés mécaniques élevées et de la résistance à la corrosion, sur la base des avantages ci-dessus, l'alliage d'aluminium est devenu l'un des matériaux d'alliage de moulage sous pression à haute résistance et ténacité. Les moulages sous pression en alliage d'aluminium ont d'excellents effets de réduction de poids dans les industries automobile, aérospatiale et autres. Depuis les années 1980, le développement rapide de l'industrie automobile a entraîné le développement des industries connexes. Le développement de l'industrie automobile se concentre principalement sur l'intelligence, la légèreté et la modularité化 et ainsi de suite.

L'influence de la composition de l'alliage sur les propriétés de l'alliage d'aluminium La composition et la teneur de l'alliage d'aluminium moulé sous pression ont un impact significatif sur les propriétés mécaniques de la coulée. Pour les exigences de performance des différents moulages, différents procédés de moulage sous pression et les compositions d'alliage d'aluminium correspondantes doivent être sélectionnés. À l'heure actuelle, les alliages d'aluminium moulé sous pression sont largement utilisés dans le domaine industriel. Les alliages binaires Al-Si, les alliages binaires Al-Mg, les alliages Al-Si-Mg, les alliages Al-Si-Cu, etc. sont couramment utilisés en Chine, aux États-Unis et au Japon. Le modèle et la composition de l'alliage d'aluminium sont présentés dans le tableau 1. Généralement, les principaux éléments d'alliage ajoutés à l'alliage d'aluminium moulé sous pression traditionnel sont Si, Fe, Cu, etc., parmi lesquels l'ajout d'élément Si peut améliorer
La fluidité de l'alliage d'aluminium, l'ajout de l'élément Fe est propice au démoulage des pièces moulées sous pression, l'ajout de l'élément Cu peut améliorer la résistance des pièces moulées et l'ajout de divers éléments d'alliage confère aux alliages d'aluminium des propriétés, des avantages et des inconvénients différents.

Alliage série Al-Si

L'ajout d'élément Si à l'alliage d'aluminium moulé sous pression réduira la plage de températures de cristallisation, la teneur en eutectique augmentera et, en raison de la grande chaleur latente de cristallisation de l'élément Si, la fluidité de l'alliage augmentera. De plus, le taux de retrait volumique de l'élément Si est approximativement nul et le coefficient de dilatation linéaire est beaucoup plus petit que celui de l'Al. À mesure que la teneur en élément Si augmente, le taux de retrait de l'alliage formé diminue, réduisant la tendance au retrait des pores et à la fissuration à chaud, et inhibant la fragilité à haute température. En raison de l'ajout d'un élément Si à l'alliage d'aluminium moulé sous pression, il présente de bonnes performances de coulée, une conductivité thermique, une résistance à la corrosion et d'autres avantages, de sorte que les alliages de la série Al-Si sont largement utilisés dans le domaine de la coulée. Bien que la série traditionnelle d'alliages binaires Al-Si ait une bonne résistance, sa plasticité est médiocre et il est difficile de répondre aux exigences des alliages d'aluminium à hautes performances dans le développement rapide de l'industrie automobile.

Le principal défaut des alliages de la série Al-Si est que pendant le processus de coulée, il est facile de provoquer des défauts tels que la taille et les pores de coulée non conformes. Les grains de microstructure des alliages d'aluminium coulés traditionnels sont des dendrites, qui affectent les propriétés mécaniques de l'alliage. L'industrie divise les alliages Al-Si en trois catégories : les alliages hypoeutectiques Al-Si, les alliages eutectiques Al-Si et les alliages hypereutectiques Al-Si, comme le montre la figure 1. La teneur plus élevée en Si dans l'alliage favorise la formation de matériaux durs et rugueux. particules de Si primaires et améliore la résistance à l'usure des alliages hypereutectiques Al-Si. Dans le même temps, la présence de particules de Si primaire est également préjudiciable aux propriétés mécaniques de l'alliage. Impact, tel que la réduction des performances de coupe.

Alliage de la série Al-Mg

Les alliages Al-Mg ont une excellente plasticité et résistance à la corrosion. La qualité de surface des pièces moulées formées est élevée. Il est principalement utilisé dans les pièces automobiles résistantes à la corrosion et les moulages sous pression avec des exigences de qualité de surface élevées. L'élément Mg est ajouté à l'alliage d'aluminium moulé sous pression. Étant donné que le rayon des atomes de Mg est 13% plus grand que celui des atomes d'Al, après traitement en solution, Mg se dissout dans la phase alpha d'Al, provoquant une plus grande distorsion et améliorant la résistance de l'alliage d'aluminium. Un film de spinelle avec une forte résistance à la corrosion peut être formé à la surface du liquide d'alliage Al-Mg, ce qui peut améliorer la résistance à la corrosion de l'alliage, et la tendance de l'alliage à former un film muqueux est faible, et la qualité de surface de le casting est élevé. Cependant, les alliages Al-Mg peuvent produire des phases dures et cassantes de Mg 2 Si et Al 3 Mg 2, qui réduisent l'allongement de l'alliage et augmentent la tendance à la fissuration à chaud. Il est facile de s'oxyder ou de former des scories pendant la fusion, ce qui entraîne de mauvaises performances de coulée.

Alliage série Al-Si-Mg

Les alliages de la série Al-Si-Mg appartiennent à un type spécial d'alliages de la série Al-Si. Dans les alliages de la série Al-Si, la solubilité de l'élément Si dans Al est faible et il est difficile d'ajouter plus d'élément Si à l'alliage d'aluminium. Par conséquent, ajouter un élément Si à un alliage d'aluminium L'intensité de l'impact est faible. Puisqu'il ne peut pas être renforcé par le processus de traitement thermique, il peut être envisagé d'ajouter un élément Mg à l'alliage de la série Al-Si. Après le processus de traitement thermique, l'alliage précipitera une phase de renforcement de la dispersion pour améliorer la résistance de l'alliage. Par exemple, l'alliage d'aluminium ZL114A est un alliage Al-Si-Mg, une petite quantité de Mg peut améliorer la résistance à la traction et la limite d'élasticité de l'alliage, a de meilleures propriétés mécaniques, et l'alliage a une meilleure capacité de remplissage, une meilleure résistance à la corrosion et plus bas. tendance à la fissuration thermique. L'alliage de la série Al-Si-Mg est la cible de développement d'un nouvel alliage d'aluminium moulé sous pression, qui peut être utilisé dans la carrosserie
Des pièces aux formes complexes et aux exigences élevées pour des propriétés mécaniques complètes, mais le traitement ultérieur des pièces formées nécessite des exigences plus élevées, ce qui augmentera les coûts de fabrication.
1.1.4 Alliage série Al-Si-Cu
L'élément Cu est ajouté à l'alliage de la série Al-Si-Cu. La solubilité de l'élément Cu dans la solution solide de α-Al à température ambiante est faible, mais la solubilité est plus grande à haute température, de sorte que l'élément Cu peut être dissous dans la matrice d'aluminium dans l'alliage ou former des particules Phases de renforcement des composés en forme (principalement AlCu et phases Al 5 Cu 2 Mg 8 Si 6) améliorent la résistance au fluage de l'alliage et la forte dureté de l'alliage. L'ajout d'élément Cu aux alliages de la série Al-Si-Cu peut augmenter les propriétés mécaniques, les propriétés de coulée et l'usinabilité des alliages d'aluminium
Oui, mais la différence de potentiel chimique entre l'élément Al et l'élément Cu est importante, ce qui peut facilement détériorer la résistance à la corrosion de l'alliage et la tendance à la fissuration à chaud est plus élevée. Dans l'alliage de coulée sous pression Al-Si-Cu, la teneur en Cu est généralement contrôlée à 1% ~ 5%. L'alliage A383 est un alliage d'aluminium moulé sous pression amélioré basé sur l'alliage A380 traditionnel aux États-Unis. La teneur en Si est plus proche de l'eutectique que l'A380, ce qui améliore la fluidité de l'alliage. Sa teneur en élément Cu est moindre et il y a un certain degré de fissuration à chaud pendant le processus de moulage sous pression. A tendance à former un chemin de fissure à chaud.

Le rôle des autres éléments dans l'alliage d'aluminium

L'élément Fe est un élément d'impureté ayant une grande influence dans l'alliage d'aluminium moulé sous pression. L'élément Fe réagit facilement avec Al, Si, Mg et d'autres éléments en alliage d'aluminium pour former Al 3 Fe, Al 9 Fe 2 Si 2, Al 8 Mg 3 FeSi 6, etc. Les phases sont toutes des phases dures et cassantes, qui sont sujettes aux fissures, et il est facile d'accumuler du gaz d'impureté à la position de la phase, ce qui réduit les propriétés mécaniques de l'alliage. Le processus de moulage sous pression est utilisé pour réduire la précipitation de la phase riche en Fe en forme d'aiguille dans une certaine mesure, de sorte qu'il réduit les effets néfastes sur la matrice. De plus, la teneur élevée en élément Fe réduira la résistance à la corrosion et la fluidité de l'alliage d'aluminium, et augmentera la tendance à la fissuration à chaud et
Tendance à rétrécir les trous.

La solubilité de l'élément Zn dans la matrice α-Al est bonne et il peut former une solution solide, renforcer les propriétés mécaniques de l'alliage, améliorer sa fluidité et améliorer les performances de traitement mécanique de l'alliage. Mais similaire à l'élément Cu, en raison de la grande différence de potentiel chimique entre l'élément Zn et l'Al dans l'alliage, la résistance à la corrosion de l'alliage d'aluminium moulé sous pression est faible, et le taux de retrait volumique de l'élément Zn dans le l'alliage est aussi élevé que 4.7%, ce qui rend l'alliage d'aluminium moulé sous pression plus La tendance à se rétrécir.
Des éléments de terres rares sont souvent ajoutés aux alliages d'aluminium moulés sous pression. Le rayon atomique des éléments des terres rares est plus grand que celui de l'élément Al. La structure cristalline de l'élément Al est un réseau cubique à faces centrées et l'élément des terres rares est un réseau hexagonal compact. Par conséquent, les éléments des terres rares sont contenus dans les alliages d'aluminium. La solubilité est faible et il n'est pas facile de former une solution solide. L'ajout d'éléments de terres rares aux alliages d'aluminium sera concentré devant l'interface solide-liquide, provoquant un refroidissement excessif de la composition, ce qui peut améliorer les propriétés mécaniques de l'alliage d'aluminium. Les éléments de terres rares sont plus actifs et faciles à remplir lorsque l'alliage d'aluminium est fondu.

Les défauts produits par la phase d'alliage réduisent la tension superficielle entre les deux phases et forment une couche active à la surface des grains d'alliage pour empêcher la croissance des grains. Pour les impuretés telles que Fe dans l'alliage, les éléments des terres rares peuvent réagir avec eux pour purifier l'aluminium liquide et améliorer la phase d'impuretés riches en Fe.

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