铝硅 (Al-Si) 合金的性能和应用

铝硅合金是以铝和硅为主要成分的锻铸合金。一般硅含量为11%，并添加少量铜、铁、镍以提高强度。铝硅合金因其质轻、导热性好、有一定的强度、硬度和耐腐蚀性，广泛应用于汽车工业和机械制造工业，制造一些滑动摩擦条件下的零件。铝硅合金还广泛应用于航空、交通、建筑等重要行业。也用于制造形状复杂的中低强度铸件，如盖板、电机壳体、支架等。 

该合金是典型的共晶合金，相图简单，无中间化合物。具有铸造性能好、比强度高、价格低廉等优点。铝是第三主族元素，而硅是半导体元素，它们之间的固溶度很小。当硅含量较低时，铝硅合金具有良好的延展性，常被用作变形合金。当硅含量较高时，铝硅合金熔体具有良好的充型性能，常被用作铸造合金。

铝硅铸造合金的类型

一般铝硅铸造合金的Si含量（质量分数）为5%~25%，可分为共晶、过共晶和亚共晶类型。

– 共晶铝硅合金（Si含量为10%~13%）：对于Al Si二元共晶点的Si含量，目前很多文献认为共晶点的Si含量为12.5%。共晶铝硅合金具有优良的铸造性能，但机械性能和切削加工性能较差。一般添加一定量的Mg、Cu、Mn进行强韧化改性。

——过共晶铝硅合金（Si含量一般超过15%）：内燃机的活塞和其他需要高温下热稳定性的部件大多采用过共晶合金。这是因为亚共晶或共晶铝硅合金生产的发动机活塞在工作过程中会因温度升高、体积膨胀而“咬缸”，导致发动机达不到额定功率，使用寿命降低。

– 亚共晶铝硅合金（除共晶和过共晶外的铝硅合金）：工业上常用的亚共晶铝硅合金的Si含量一般为6%~8%，并添加其他强化元素进行强韧化处理。常见的有铝硅镁合金和铝硅铜合金。Al Si Mg合金主要以Mg和Si形成的Mg2Si相作为强化相，Al Si Cu合金主要以Cu作为强化相α-Al在Al中的高固溶度导致Al2Cu强化相析出的固溶强化和弥散强化在热处理过程中。

铝硅合金铸造性能

金属的铸造性能是指在铸造过程中获得形状准确、内部完好的铸件的能力。一般测量指标包括流动性、收缩率、偏析倾向等。铝硅合金正是因为其铸造性能明显优于铝铜、铝镁、铝锌等合金，成为应用最广泛的铸造铝合金类型。合金。

– 流动性：铝硅合金具有优良的流动性，特别是共晶合金。合金的热脆性随合金元素含量的增加而降低，但锌、镁有改善热脆性的倾向。虽然共晶成分的合金流动性最好，但共晶含量在20%~90%之间的合金铸造性能最好，因为它们在保证流动性的条件下有合适的凝固温度宽度，而完全共晶成分的合金则结晶在恒温下容易形成缩孔。

– 收缩率：硅显着降低铝的凝固收缩率，其他合金元素对收缩率影响不大。因此，含6%~12%si的合金的收缩率约为3%~4%，而含20%~24%si的合金的收缩率仅为1%~2%。

– 偏析倾向：大多数铝硅合金凝固范围窄，不易产生偏析，但淬火后的铸件有明显的表面偏析。