Reka bentuk komposisi bahan buih aluminium dan pengoptimuman

Buih aluminium adalah berliang ringanlogambahan lic dengan prestasi cemerlang. Prestasi ini bergantung pada reka bentuk komposisi dan pengoptimuman bahan. Berikut meringkaskan reka bentuk gubahan dan pengoptimumanbuih aluminiumbahan, daripada pemilihan bahan mentah utama kepada penambahan unsur mengaloi dan kawalan struktur mikro dalam proses berbuih.
1. Pemilihan bahan mentah utama
Bahan teras buih aluminium umumnya memilih dua bahan berikut sebagai bahan mentah utama:

• Aluminium tulen (Al):Ia mempunyai takat lebur yang rendah dan prestasi pemprosesan yang baik.
• Aloi Al-Si:Oleh kerana sifat leburnya (titik lebur, kelikatan, tegangan permukaan, dll.) adalah lebih tinggi daripada aluminium tulen, ia paling banyak dikaji dalam penyediaan buih aluminium.
  Dalam sistem aloi Al-Si, aloi dengan pecahan jisim Si 5%~12% biasanya digunakan, dan kelebihan aloi Al-Si termasuk: leburan mempunyai kelikatan dan kecairan sederhana, yang memudahkan untuk mengawal prestasi berbuih. Sifat boleh dioptimumkan lagi dengan menambah unsur pengaloian lain.

2. Penambahan unsur mengaloi dan kesannya
Untuk menambah baik parameter struktur dan prestasi keseluruhanbuih aluminium, jumlah unsur pengaloian yang sesuai seperti Cu, Mg, Zn, dsb. biasanya ditambah kepada aloi Al-Si. Fungsi elemen yang berbeza adalah seperti berikut:

• Penambahan Cu
  Prinsip: Menambah kira-kira 3% Cu kepada sistem komposit Al-Mg-Si boleh mengurangkan saiz zarah Mg₂Si daripada 30 μm kepada 10 μm, yang boleh sigDalammeningkatkan jumlah luas permukaan zarah dan kelikatan cair. Apabila 5% Cu ditambah, mod pemejalan berubah daripada pemejalan lapisan demi lapisan kepada pemejalan serentak, yang meningkatkan organisasi bahan.
  Kesan: Memanjangkan masa penstabilan liang dalam proses berbuih. Mengurangkan berlakunya kecacatan dinding pori dan retak. Meningkatkan kekerasan dan rintangan kakisan bahan.
• Penambahan Mg
  Prinsip tindakan: Menambah jumlah Mg yang sesuai (kira-kira 2%) boleh memperbaiki struktur liang buih dengan berkesan dan meningkatkan kestabilan proses berbuih. Penambahan Mg boleh membantu mengurangkan kekusutan kelompok zarah oksida, sekali gus menjadikan struktur liang gelembung lebih teratur dan dinding liang lebih seragam.
  Kesan: Meningkatkan kehomogenan dan kestabilan liang-liang. Kurangkan fenomena keruntuhan.
• Pengoptimuman Si
  Dalam aloi Al-Si, mengurangkan saiz zarah zarah Si mempunyai kesan yang jelas untuk memperbaiki struktur vesikel. Eksperimen yang berkaitan telah membuktikan bahawa menambah 1% Mg kepada sistem serbuk aloi Al-Si dengan ketara dapat meningkatkan keseragaman dan kelancaran dinding liang, dan menjadikan proses berbuih lebih stabil.

3. Kawalan aliran cair dan kelikatan
Keperluan industri aeroangkasa dan automotif: Aliran cair aluminium yang baik adalah penting untuk pembuatan yang nipis dan ringan.aloi aluminiumtuangan.
Keperluan penyediaan buih aluminium: Untuk mencapai kesan berbuih yang lebih baik, kecairan cair yang agak rendah (kelikatan tinggi) perlu dikekalkan.
Kaedah pelarasan kelikatan: Menambah unsur mengaloi (cth Cu, Mg) meningkatkan kelikatan cair dengan menukar saiz dan pengedaran zarah. Laraskan nisbah komposisi aloi untuk mengoptimumkan zon pemejalan dan mod pemejalan.
4. Pengoptimuman struktur mikro
Melalui analisis mikrostruktur (cth mikroskop optik dan pemerhatian SEM), strategi pengoptimuman berikut boleh diperolehi:

• Mengurangkan masalah kekusutan zarah oksida:Zarah oksida mudah tidak meningkatkan prestasi berbuih dengan ketara tetapi akan membawa kepada lubang buih yang tidak teratur dan mudah runtuh. Penambahan Mg boleh meningkatkan pengedaran zarah oksida dengan ketara dan menjadikan struktur gelembung lebih teratur.
• Pengoptimuman komposisi eutektik:Menambah Mg kepada aloi Al-Si untuk membentuk sistem eutektik (cth Al-Mg-Si) boleh meningkatkan prestasi berbuih dengan ketara. Sistem serbuk aloi eutektik menunjukkan kestabilan yang lebih tinggi dalam proses berbuih.

5. Penyelidikan Berkaitan
Penyelidikan:Untuk mengkaji kesan Mg dan Si pada struktur dinding liang, saiz liang, dan keseragaman taburan dalam proses berbuih. Didapati bahawa penambahan Si atau Mg tunggal kepada serbuk Al tulen tidak mempunyai kesan yang ketara, manakala penambahan kira-kira 1% Mg kepada aloi Al-Si dapat meningkatkan kestabilan berbuih dengan ketara, menghasilkan saiz liang yang lebih seragam dan dinding liang yang lebih licin.
Perbandingan eksperimen:Eksperimen di bawah mikroskop optik menunjukkan bahawa zarah oksida tunggal tidak dapat meningkatkan kesan berbuih, tetapi membawa kepada struktur liang yang tidak teratur. Dengan penambahan jumlah Mg yang sesuai, pengagihan liang buih lebih seragam dan kestabilan bertambah baik dengan ketara.
Teras reka bentuk gubahan bagibahan buih aluminiumadalah untuk mengoptimumkan sifat cair dan sifat berbuih bahan melalui cara mengaloi dan modulasi struktur mikro. Berikut ialah perkara utama strategi pengoptimuman:
1. Lebih suka aloi Al-Si (kandungan Si 5%~12%) sebagai bahan mentah utama.
2. Tambah jumlah Cu yang sesuai (kira-kira 3%~5%) untuk meningkatkan kelikatan cair, memperbaiki struktur lubang gelembung, dan memanjangkan masa penstabilan lubang gelembung.
3. Tambah jumlah Mg yang sesuai (kira-kira 1%~2%) untuk meningkatkan kestabilan proses berbuih, kelancaran dinding liang, dan keseragaman liang.
4. Kurangkan saiz zarah Si untuk mengoptimumkan komposisi eutektik leburan aloi.
Melalui pengoptimuman di atas, prestasi bahan buih aluminium dalam industri aeroangkasa dan automotif akan dipertingkatkan dengan ketara.