Порошок AlSi50

AlSi50 - порошок алюминиево-кремниевого сплава, содержащий 50% кремния и оставшуюся часть алюминия. Он обладает исключительным сочетанием таких свойств, как низкая плотность, высокая текучесть, низкое тепловое расширение, высокая удельная прочность и коррозионная стойкость.

Состав порошка AlSi50

Типичный состав порошка сплава AlSi50 составляет:

Элемент	Состав
Алюминий (Al)	Баланс
Кремний (Si)	48-52%

• Алюминий образует матрицу, обеспечивающую пластичность, вязкость и коррозионную стойкость.
• Кремний повышает твердость, текучесть и снижает коэффициент теплового расширения.

Высокое содержание кремния в 501ТП3Т позволяет получить эвтектическую композицию с минимально возможной температурой плавления и отличной литейной способностью. Строгий контроль соотношения Al и Si является критически важным.

Свойства порошка AlSi50

Порошок AlSi50 обладает уникальным сочетанием свойств, позволяющих использовать его в высокоэффективных приложениях:

Недвижимость	Значение
Плотность	2,55 г/см3
Температура плавления	577°C
Предельная прочность на разрыв	200-300 МПа
Удлинение	<1%
Твердость	100-120 HB
Теплопроводность	50-90 Вт/м-К
CTE	12-15 x 10-6/°C
Модуль Юнга	80-90 ГПа
Коррозионная стойкость	Отличный

• Низкая плотность - До 40% ниже, чем у титановых сплавов и сталей.
• Высокая текучесть в расплавленном состоянии - Обеспечивает отличную литейную способность и заполнение форм.
• Высокое соотношение прочности и массы - Удельная прочность сопоставима с титановыми сплавами.
• Низкий коэффициент теплового расширения - Размеры остаются стабильными в широком диапазоне температур.
• Отличная коррозионная стойкость - Защитный оксидный слой предотвращает коррозию в большинстве сред.
• Хорошая теплопроводность - В два раза выше, чем у титановых сплавов, что обеспечивает эффективный отвод тепла.

Этот уникальный профиль свойств делает AlSi50 пригодным для применения в тех областях, где важны малая масса, точность, стабильность и прочность.

Области применения порошка AlSi50

Основные свойства порошка AlSi50 делают его идеальным материалом для производства:

Приложения	Преимущества
Автомобильные компоненты	Низкая плотность и отличная литейная способность.
Аэрокосмические детали	Высокая удельная прочность, стабильные размеры.
Электронные подложки	Терморегулирование, согласование CTE с керамикой.
Зеркальные заготовки	Низкая плотность, обрабатываемость, стабильность.
Медицинские имплантаты	Биосовместим, нетоксичен, устойчив к коррозии.

• Автомобильная промышленность - Используется в поршнях, блоках цилиндров, деталях трансмиссии для снижения массы и повышения топливной экономичности.
• Аэрокосмическая промышленность - Идеально подходит для прецизионных аэрокосмических компонентов, таких как приводы и колеса турбокомпрессоров, требующих высочайшего соотношения прочности и веса.
• Электроника - Подложки для печатных плат, корпусов интегральных схем, позволяющие управлять тепловыми нагрузками и соответствующие поведению керамики при расширении.
• Оптика - Зеркальные заготовки, телескопы отличаются высокой стабильностью размеров и обрабатываемостью.
• Медицина - Отличная биосовместимость и коррозионная стойкость для имплантатов, например, ортопедических устройств.

AlSi50 обеспечивает максимальную производительность там, где важны низкая плотность, точность и прочность.

Технические характеристики порошка AlSi50

Порошок AlSi50 выпускается в виде различных размерных фракций, форм и степени чистоты:

Параметр	Опции
Размер частиц	10 - 150 мкм
Форма частиц	Неправильная, сферическая форма
Кажущаяся плотность	До 2,7 г/см3
Расход	До 25 с/50 г
Чистота	До 99,7%
Варианты сплавов	AlSi40, AlSi30

• Мелкие частицы способствуют повышению плотности спекания, а крупные - улучшают текучесть.
• Сферическая морфология улучшает текучесть порошка по сравнению с частицами неправильной формы.
• Повышение кажущейся плотности увеличивает эффективную нагрузку при изготовлении композитов.
• Более высокая скорость потока повышает удобство работы с порошком и его обработки.
• Высокая степень чистоты сводит к минимуму проблемы загрязнения.
• Предлагаются также алюминиево-кремниевые сплавы с кремнием 30-401ТП3Т.

Характеристики порошка могут быть изменены в зависимости от конкретных требований и методов обработки.

Методы консолидации порошка AlSi50

Порошок AlSi50 может быть превращен в детали полной плотности с помощью таких технологий, как:

Метод	Подробности
Аддитивное производство	Отличная геометрическая свобода для сложных форм.
Литье металлов под давлением	Высокая точность формы сетки.
Прессование и спекание	Экономичный вариант для больших объемов простых форм.
Литье	Отличается превосходной текучестью и способностью заполнять формы.
Экструзия	Для профилей, прутков и труб.

• Технологии AM с порошковым напылением, такие как селективное лазерное плавление, идеально подходят для изготовления небольших объемов сложных деталей.
• Литье металлов под давлением обеспечивает самые строгие допуски и чистоту поверхности.
• Обычно используется прессование с последующим жидкофазным спеканием, но при этом необходима вторичная обработка.
• Литье по выплавляемым моделям обеспечивает более высокую производительность при использовании более простых геометрических форм.
• Экструзия подходит для непрерывного производства прутков, стержней и труб.

Метод консолидации сильно влияет на конечные свойства, микроструктуру и экономические показатели.

Термическая обработка деталей из AlSi50

Для изменения свойств AlSi50 можно использовать следующие виды термообработки:

Термообработка	Подробности	Назначение
Термическая обработка раствором	500-550°C, закалка	Растворение растворимых фаз
Искусственное старение	150-180°C, 5-10 ч	Закалка осадков
Снятие стресса	250°C, 2 часа	Снятие остаточных напряжений

• Обработка раствором растворяет частицы кремния в алюминиевой матрице с последующим быстрым охлаждением.
• Последующее старение приводит к повторному осаждению кремния в виде мелкодисперсных частиц, придающих прочность.
• Низкотемпературное снятие напряжений позволяет уменьшить остаточные напряжения, возникшие на предыдущих этапах формообразования.

Правильная термическая обработка позволяет регулировать прочность, твердость и пластичность в соответствии с требованиями конкретного применения.

Сравнение порошка AlSi50 с альтернативными вариантами

Вот как AlSi50 сопоставляется с другими эвтектическими алюминиево-кремниевыми сплавами:

Сплав	AlSi50	AlSi40	AlSi30
Текучесть	Самый высокий	Высокая	Средний
Отливаемость	Отличный	Очень хорошо	Хороший
Твердость	Высокая	Средний	Низкий
Прочность	Высокая	Средний	Низкий
Теплопроводность	Средний	Высокая	Самый высокий
CTE	Низкий	Средний	Высокая
Стоимость	Высокая	Средний	Низкий

• AlSi40 обеспечивает наилучшее сочетание текучести, прочности и теплопроводности.
• AlSi30 обеспечивает самую высокую теплопроводность, но самую низкую прочность и текучесть.
• AlSi50 обладает наибольшей текучестью, твердостью и прочностью, но меньшей теплопроводностью.

AlSi50 предпочтительнее использовать там, где важны максимальная литейная прочность, стабильность размеров и высокая удельная прочность.

Производители порошка AlSi50

Порошок AlSi50, являющийся специализированным сплавом, производится рядом поставщиков по всему миру:

Производитель	Страна
Металлы Binder	Германия
Порошок CNPC	Китай
Sandvik Osprey	ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
Металлические порошки Rio Tinto	Канада
Valimet Inc	США
ASK Chemicals	США

Авторитетные производители осуществляют строгий контроль качества и соответствуют международным стандартам по составу, гранулометрическому составу, кажущейся плотности и содержанию примесей.

Ценообразование на порошок AlSi50

AlSi50, являясь передовым порошковым сплавом специального назначения, имеет более высокую цену, чем обычные марки алюминия:

Степень порошкообразности	Размер частиц	Цена ($/кг)
Для нажатия	Менее 150 мкм	$15-25
Для спекания	45-150 мкм	$18-30
Для AM	15-45 мкм	$30-50
Высокая чистота	До 10 мкм	$40-75

• Более мелкие фракции для АМ и спекания стоят дороже, чем крупный порошок для прессования.
• Мелкие партии менее 100 кг привлекают более высокие цены.
• Высокочистые марки с меньшим содержанием кислорода и азота стоят на 50-100% дороже.
• Уменьшение содержания кремния до AlSi40 снижает стоимость примерно на 20%.

Скидки за объем, более долгосрочные контракты и более простые спецификации частиц позволяют снизить стоимость.

Охрана труда и техника безопасности при работе с порошком AlSi50

Как и любой металлический порошок, порошок AlSi50 требует безопасного обращения:

Опасность	Меры предосторожности	СИЗ
Контакт с кожей/глазами	Избегайте прямого контакта. При попадании на кожу промыть.	Перчатки, защитные очки
Ингаляция	Не допускать вдыхания пыли. Обеспечить вентиляцию.	Респиратор
Проглатывание	Избегайте передачи инфекции из рук в рот. Мойте руки.	–
Пожар	Используйте песок. Не используйте воду.	Защитное оборудование

• При работе с порошком надевайте перчатки, очки и маску.
• Избегайте контакта с кожей. Промыть после контакта.
• Хранить в сухом прохладном месте, вдали от искр и пламени.
• Обеспечьте надлежащую вентиляцию и сбор пыли.
• Полное руководство см. в SDS и местных нормативных документах.

При соблюдении соответствующих мер предосторожности и использовании СИЗ работа с порошком AlSi50 может быть безопасной.

Контроль и испытания порошка AlSi50

Для обеспечения качественных характеристик порошок AlSi50 должен быть подвергнут обработке:

Параметр	Метод	Спецификация
Химический состав	OES, XRF, мокрая химия	Соответствие содержанию Al и Si
Распределение частиц по размерам	Лазерная дифракция, просеивание	D10, D50, D90 в пределах диапазона
Морфология порошка	СЭМ-изображение	Форма и характеристики потока
Кажущаяся плотность	Испытание расходомера Холла	Минимальная заданная плотность
Расход	Испытание расходомера Холла	Максимальное количество секунд для потока 50 г
Уровни содержания примесей	ICP или LECO-анализ	Низкое содержание кислорода, влаги

Необходимо периодически проводить испытания в соответствии со стандартами ASTM для обеспечения стабильности качества продукции и ее эксплуатационных характеристик в конечных применениях.

Вопросы и ответы

Q. Для чего используется AlSi50?

A. AlSi50 идеально подходит для таких применений, как автомобильные компоненты, аэрокосмические детали и электронные подложки, где критичны низкая масса, стабильность размеров и высокая текучесть.

Q. Требуется ли термическая обработка AlSi50?

A. Для повышения прочности за счет осаждения частиц кремния в микроструктуре может быть проведена дополнительная термическая обработка, включающая растворение и старение.

Q. Какими методами можно укрепить порошок AlSi50?

A. Порошок AlSi50 может быть консолидирован до полной плотности с помощью литья металлов под давлением, литья, аддитивного производства с помощью SLM/EBM, экструзии и спекания.

Q. Является ли AlSi50 легко свариваемым материалом?

A. AlSi50 обладает относительно низкой свариваемостью из-за высокого содержания кремния. Для сварки этого сплава требуются специальные присадочные материалы и технологии.

Q. Безопасен ли порошок AlSi50 в обращении?

A. Как и при работе с любым мелкодисперсным металлическим порошком, при работе с порошком AlSi50 необходимо соблюдать стандартные меры предосторожности, чтобы свести к минимуму риски для здоровья и безопасности.