Alsi42 Alliages | Aperçu

L’ajout d’éléments d’alliage est un moyen important d’améliorer la microstructure et les propriétés des alliages Al-Si. Les éléments couramment ajoutés dans les alliages Al-Si comprennent Mg, Cu, Mn, Sr et RE. L’élément Mg peut être dissous dans α-Al pour provoquer une distorsion du réseau et jouer un rôle dans le renforcement de la solution solide. Dans le même temps, Mg et Si forment la phase Mg2Si, qui est une phase de renforcement et améliore la dureté de l’alliage. La teneur en Cu dans l’alliage Al-Si atteint 2,5% et le nombre de phases Al2Cu augmente, qui est distribué à l’interface du silicium α-Al et eutectique, et joue un rôle de renforcement, mais la morphologie grossière et la distribution de la phase de renforcement font diminuer le taux allongé de l’alliage. Mn peut réduire le nombre et la taille du silicium primaire dans l’alliage Al-Si, et le silicium eutectique devient une structure plus courte en forme d’aiguille. L’alliage Al-Si hypereutectique contenant du Mn précipitera les particules de phase dispersée contenant du Mn au cours du processus d’homogénéisation, qui a une densité élevée et une stabilité thermique élevée, affine les grains recristallisés et devient également le noyau de nucléation de la phase de renforcement du vieillissement. Les propriétés mécaniques et de traitement de l’alliage ont un impact significatif. Sr peut faire passer la morphologie de la phase Si eutectique de l’aiguille à fibreuse; après l’ajout d’éléments Mn et Sr, la phase AlFeSi dans l’alliage Al-Si est uniformément distribuée dans la dendrite α-Al, et Mn améliore la morphologie de la phase Fe en forme d’aiguille. L’effet est plus grand que celui de Sr. Une certaine quantité de Ba a un bon effet métamorphique sur le silicium eutectique ZL109, et en même temps a une bonne résistance au métamorphisme et aux propriétés de récession et de refusion, et l’alliage après métamorphisme peut obtenir une résistance plus élevée; mais lorsque la teneur en Ba dépasse 0,125%, il y aura apparition dans la structure. Une petite quantité de phase aciculaire est présente et la performance est réduite en conséquence. Avec l’augmentation de la teneur en Fe, la taille de la phase riche en fer dans l’alliage d’aluminium A356 augmente, la morphologie passe d’un os à une aiguille et la résistance à la traction de l’alliage diminue. Les grosses particules composées intermétalliques riches en flocons de fer dans les pièces moulées en alliage d’aluminium à haute teneur en fer favorisent les fissures de fatigue L’amorçage de l’alliage est l’une des sources de fissures, cependant, l’augmentation de la teneur en Fe augmentera la température élevée et la résistance à la traction à court terme de l’alliage. Après l’ajout de Sb à l’A356 pour modification, la densité de l’alliage est augmentée et l’effet de modification a un effet à long terme; Zr peut affiner efficacement les grains et inhiber la recristallisation. L’ajout d’élément Zn à une certaine quantité peut former un groupe eutectique dans la structure de l’alliage Al-Si modifié. À mesure que la quantité de Zn augmente, la dureté de l’alliage augmente et l’allongement diminue. Le sel de phosphore est ajouté à l’alliage aluminium-silicium hypereutectique pour former un hétérocœur A1P, la taille du silicium primaire diminue et la forme passe d’une forme de plaque à une forme polygonale ou agglomérée. L’alliage a de bonnes propriétés mécaniques, une résistance à l’usure et des propriétés de coulée.

Une température et un temps de traitement de vieillissement appropriés peuvent améliorer considérablement l’uniformité de la structure et la morphologie des précipités, augmentant ainsi la résistance de l’alliage, mais une température trop élevée ou un temps de vieillissement trop long réduira la résistance de l’alliage. Parmi les facteurs affectant les propriétés mécaniques de l’alliage d’aluminium A356, le temps de vieillissement a la plus grande influence sur la résistance à la traction, la limite d’élasticité et l’allongement, et l’ampleur de ces propriétés augmente d’abord, puis diminue avec l’augmentation du temps de vieillissement. Lorsque le temps de vieillissement est trop long, les grains sont évidemment grossiers, et le grossissement et le changement de forme des grains réduisent directement la dureté du matériau. Deuxièmement, la phase Mg2Si fragile continue et grossière se forme lorsque le temps de vieillissement est trop long, ce qui réduit également les propriétés mécaniques de l’alliage. La phase de précipitation Mg2Si est un composé intermétallique dur et cassant, qui peut efficacement épingler les dislocations, stabiliser la sous-structure, empêcher la limite de grain de glisser, de sorte que la résistance, la plasticité, la ténacité et la dureté sont bien adaptées, et en même temps, la température de recristallisation de la matrice est augmentée. Ainsi, la recristallisation est supprimée; De plus, la force de la matrice est améliorée. La phase de durcissement stable par précipitation produite par l’alliage Al-Si coulé vieilli ne se dissoudra pas à nouveau dans la matrice, empêchant le mouvement à longue distance des dislocations, améliorant ainsi la résistance à la fatigue thermique de l’alliage. Les propriétés de fatigue des alliages sont principalement affectées par la morphologie et la taille des particules Si, qui sont toutes deux contrôlées par l’ajustement du traitement thermique. L’alliage traité thermiquement possède d’excellentes propriétés de fatigue en raison d’une grande quantité de globulisation fine du Si. De fines particules de silicium existent dans la structure cellulaire, elles peuvent limiter l’expansion des fissures de fatigue et retarder la rupture de fatigue en changeant le sens de propagation. Il est divisé par de petites fossettes, et aucune grande fossette n’apparaît sur le bord des fossettes, et son uniformité est meilleure que celle de la rupture de traction après traitement thermique T6. Par conséquent, l’allongement de l’alliage après vieillissement en deux étapes est plus excellent que celui du procédé T6. La surface de fracture de l’alliage A356 après traitement T6 est mélangée avec des plans de clivage et quelques fossettes, ce qui est facile à former des fissures cassantes. Pour les alliages Al-Si hypereutectiques, la température de vieillissement affecte la dissolution des limites et la diffusion des éléments d’alliage. Avec l’augmentation de la température de vieillissement, la dissolution des limites et la diffusion des éléments d’alliage s’accélèrent, ce qui est bénéfique pour améliorer les propriétés mécaniques de l’alliage. Un processus de traitement de vieillissement approprié améliorera la résistance à l’usure de l’alliage. Sun Yu et al. ont étudié l’effet du processus de traitement thermique sur les alliages de coulée Al-Si quasi eutectiques modifiés au strontium et ont constaté que le traitement de vieillissement réduirait la plasticité du matériau. Liu Tuanshen et al. ont découvert que le traitement du vieillissement peut améliorer la ténacité aux chocs de l’alliage Al-20%Si, ce qui est lié au changement de forme du silicium primaire et du silicium eutectique et au renforcement de la matrice.

Les alliages Al-Si tels que coulés sont principalement composés de dendrites α-Al et de silicium eutectique grossier. Pour les alliages Al-Si hyper-eutectiques, il y a du silicium primaire en plus d’eux, dans lequel les formes α-dendritiques sont des dendrites elliptiques. Pour le silicium primaire polygonal en vrac, plus la taille des particules est grande et plus la forme est irrégulière, plus la résistance est faible et il est facile de craquer préférentiellement pendant le processus d’étirement. Huang Caimin et al. ont constaté que lorsque le liquide d’aluminium à haute température est refroidi et solidifié, en raison du gradient de température local et des vitesses de refroidissement différentes, les dendrites en alliage A356 telles que coulées apparaissent comme une ségrégation des composants, et la matrice présente également un relâchement, des trous, des inclusions, des trous de retrait et des films d’oxyde défectueux. Le silicium eutectique de l’alliage A356 non modifié a la forme d’aiguilles grossières. Mg2Si est une phase de renforcement des précipitations, mais le nombre de phases Mg2Si à l’état as-cast est petit et petit, il n’est donc pas facile à trouver. Un grand nombre de plans lisses de quasi-clivage apparaissent dans la morphologie de rupture de traction de l’alliage A356 tel que coulé, et il y a des fossettes de différentes tailles dans la région. La plupart des fossettes sont petites et peu profondes, et le nombre est relativement faible. La raison des caractéristiques du plan de clivage est que des fissures se produiront à la jonction du silicium eutectique et du substrat, qui se dilateront et se distribueront dans la région eutectique; Yifan Wang et al. ont découvert que l’interface Al-7Si-0.6Mg forme des liaisons covalentes entre les atomes Al et Si. , la liaison covalente joue un rôle clé dans la force de liaison interfaciale. Selon la théorie de la fracture de Griffith, les fissures se forment d’abord et se propagent à l’intérieur de la phase de précipitation d’Al, et l’interface peut agir comme une couche protectrice pour empêcher la propagation des fissures. Lou Huashan et al. ont découvert par la fracture de l’alliage d’aluminium A356 tel que coulé que lorsque la propagation de la fissure rencontre l’obstruction du silicium eutectique, la fissure coupera les particules de silicium eutectique, et à mesure que la petite fissure grandit et se connecte ensemble pour former une longue fissure, alors La fissure se propage et suit le principe de la consommation minimale d’énergie, et se propage à travers la partie la plus faible de la limite de grain (structure lamellaire), et se manifeste finalement par une fracture fragile. Dans le même temps, S. Samat et al. ont constaté que la réduction de la plasticité est liée aux caractéristiques microstructurales des composés intermétalliques β-AlFeSi aciculaires nocifs et à l’existence de pores microscopiques pendant la solidification. Pour les alliages Al-Si hypereutectiques, le silicium primaire grossier peut améliorer la résistance à l’usure de l’alliage en tant que point dur, mais parce qu’il est dur et cassant, la matrice est gravement divisée, de sorte que les propriétés mécaniques de l’alliage sont réduites et les performances de traitement sont détériorées.