高硅铝合金用途

凝固条件对高硅铝合金组织的影响

摘要:过共晶铝硅合金中的硅相晶粒粗大并且有尖锐的棱角,严重的削弱了合金的机械性能,通常采用变质处理工艺来改善这一现象。目前,很多研究表明硅相变质的机理主要是孪晶凹谷机制,但是变质效果实际上是与凝固条件有关系的,通过改善凝固条件,可以促进变质效果。本文研究对象为高硅铝硅合金,在加入不同变质剂条件下,研究了不同凝固条件下的组织形态,并使用透射电镜对组织进行了分析。

关键词:过共晶合金 孪晶凹谷机制 变质 凝固条件

经过变质处理后的过共晶铝硅合金具有良好的机械性能。它具有低的热膨胀率和高的耐磨性,广泛的应用于工业。初晶硅、共晶硅和共晶铝是它的主要组织。其中硅相对合金的机械性能具有重要的影响,如何改善硅相的形状和细化晶粒是一个重要的研究方向,通常采用变质工艺[1～3]提高合金的机械性能。但是变质工艺的效果受到凝固条件的影响,深入研究凝固条件对铸造合金组织的影响[4～5]具有重要的意义。本文分别采用不同的变质剂,研究不同凝固条件对变质效果的影响。

1 实验

1.1 变质试验

把4个坩埚放入电阻炉中,升温到一定温度,加入高硅铝硅合金,熔化后分别加入变质剂(铜磷合金、Na盐、Sb、稀土合金),保温一段时间。为了研究凝固条件对组织的影响,控制浇注容器温度从而达到改变合金的凝固条件,采用的金属型腔的温度分别为20 ℃和200 ℃。将不同变质剂变质下的金属液浇注到金属型腔中,取样进行观察。

2 凝固条件对合金组织的影响

2.1 未变质的合金组织

由图1可知,图1的(a)中,颗粒细小并且较圆滑,(b)中颗粒粗大并且棱角锋利,在不加入任何变质剂的条件下,冷却速度可以明显的影响到合金的组织形态,加大冷却速度可以细化初晶硅和共晶硅,并且对初晶硅的形态还能够起到局部圆滑的作用。

2.2 铜磷变质的合金组织

从图2可知,铜磷合金变质不论冷却速度快慢,初晶硅都比未变质铝硅合金细小且分布均匀,这说明了铜磷合金良好的变质效果。对比图2中(a)、(b)图我们可以发现,冷却速度对初晶硅的影响是显著的。(a)图中初晶硅比(b)图中初晶硅明显细小,且初晶硅分布更加均匀。

硅铝合金用途

硅铝合金是一种重要的合金材料，由铝、硅等元素组成。它的用途非常广泛，可以应用于许多不同的领域。

首先，硅铝合金可以作为钢铁冶炼中的脱氧剂和合金添加剂。在钢铁冶炼过程中，脱氧剂可以去除钢中的氧气，并防止钢在冷却过程中出现孔洞和裂纹。而硅铝合金作为一种常用的脱氧剂，能够有效地提高钢材质量和性能。此外，硅铝合金还可以作为钢铁中的合金添加剂，增加钢材的强度、韧性和耐磨性。

其次，硅铝合金也被广泛应用于电子工业。由于它具有良好的导电性和导热性，因此可用作半导体材料、集成电路封装材料等。同时，在电子产品制造过程中需要使用到大量的高温焊接技术，而硅铝合金具有较高的耐高温性能，在这方面也有着广泛应用。

此外，在航空航天领域中也经常使用硅铝合金。由于它具有轻质、高强度、高耐热性和抗腐蚀性等优点，因此可以用于制造航空发动机、火箭发动机等高温、高压的部件。同时，硅铝合金还可以用作航空器外壳材料，具有良好的防护作用。

最后，硅铝合金还可以用于制造汽车零部件。在汽车工业中，随着汽车轻量化和节能环保的要求日益提高，硅铝合金成为了一种理想的材料选择。它可以用来制造汽车发动机缸盖、曲轴箱等部件，减轻重量并提高耐磨性和耐腐蚀性。

总之，硅铝合金是一种非常重要的合金材料，在许多不同领域都有着广泛的应用。随着科技不断进步和人们对材料性能要求越来越高，相信硅铝合金将会在更多领域中展现出其独特的优势。

第４４卷第２期　

２０１５年４月　有色金属ＪＪＵＴ　

ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ　ＭＥＴＡＬＳ　ＰＲＯＣＥＳＳｌＮＧ　ＶＯｌ＿４４　Ｎｏ．２　

Ａｐｒｉｌ　２０１５　

高硅铝合金脉冲激光焊接工艺研究　

燕振君　，赵龙海　，华鹏　，李先芬　，周伟　

（１．合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合肥２３０００９；２．新加坡南洋理工大学机械与宇航工程学院，新加坡６３９７９８）　

摘要：文章采用脉冲激光焊机针对Ａ１．２７Ｓｉ进行了表面脉冲激光熔敷焊接试验，通过调整焊接电流、焊接速度、激光脉　

宽和激光频率，系统分析研究各种激光焊接参数对焊缝表面成型质量和横截面形状尺寸的影响规律。实验结果表明，　

提高焊接电流、激光脉冲宽度和频率，均能增加焊接热输入，从而增加焊接熔深；增大焊接速度，焊缝熔深减小，鱼鳞状　

波纹宽度增大。综合分析，在焊接电流９０Ａ、激光脉宽２ｍｓ、频率３０Ｈｚ、焊接速度２００ｍｍ／ｍｉｎ的焊接规范下，能够得到较　

好的焊接接头。　

关键词：高硅铝合金；脉冲激光焊；焊接参数　

中图分类号：ＴＧ４５７．１４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—６７９５（２０１５）０２—００１５—０５　

电子信息产业高速发展，电子产品趋于小型化、　

便携化、多功能化，电子封装材料也随之迅速发展，在　

电子科技迅速发展的信息化社会，电子封装与电子设　

计及制造共同推动着信息化社会的发展　Ｊ。高硅　

铝合金具有热导性能好，比强度和刚度较高，与金、　

银、铜、镍的镀覆性能好，与基材可焊，易于精密机加　

工等优越性能　－５］。高硅铝合金的研制成功将使其　

成为满足电讯、航空航天、国防和其他相关电子元器　

件所需求的新型封装材料　Ｊ。　

由于焊接缺陷造成的封装材料的失效已成为制　

约微电子电路和器件系统性能发展的瓶颈问题。　

Ａ１．ｓｉ合金含硅量较高，材料塑性较差　，高硅铝合金　

同时具有高的导热性、内部含有大量的硅颗粒，以及　

表面氧化膜的存在，使得熔焊性能差，极易形成裂纹　

等焊接缺陷　Ｊ。目前，应用较多的焊接方法有钎　

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第14卷　第3期2006年6月　材　料　科　学　与　工　艺MATERIALSSCIENCE&TECHNOLOGY　Vol114No13June,2006 粉末粒度对高硅铝合金材料组织及性能的影响杨伏良,甘卫平,陈招科(中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410083,E2mail:yangflcsu@)摘　要:采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法,制备了Al-40Si高硅铝合金,并利用金相显微镜、扫描电镜、万能电子拉伸机、差热分析仪等设备系统测试和分析了该材料的显微组织、力学和热物理性能.研究表明:当原始粉末粒度较粗时,经热挤压后材料的显微组织中硅相粗大,致密度与气密性较低,抗拉强度较小,导热性能和热膨胀系数较大.关键词:快速凝固;热挤压;高硅铝合金;热膨胀系数;热导率中图分类号:TF112;TG337文献标识码:A文章编号:1005-0299(2006)03-0268-04Effectofparticlesizeonmicrostructureandpropertyofhigh2siliconaluminumalloyYANGFu2liang,GANWei2ping,CHENZhao2ke(SchoolofMaterialScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China,E2mail:yangflcsu@)Abstract:Inthispaper,Al-40Siwasfabricatedwithamethodinwhichtheair2atomizationwasfollowedbyavacuumcanninghot2extrusionprocess.Opticalmicroscopy,scanningelectronmicroscopy,universalmaterialtestingmachine,thermalanalyzerandTR22thermalphysicstestingwereusedtostudythemicrostructureandmechanicalandthermalphysicalpropertiesofthealloy.Experimentalresultsshowthatwhentheoriginalparti2clesizeiscoarse,thesizeoftheextrudedAl-40Sialloysiliconcrystalislarge,thetensilestrengthislow,thethermalconductivity(CT)andthermalexpansioncoefficient(CTE)ishigh.Keywords:rapidsolidification;hotextrusion;high2siliconaluminumalloy;CTE;CT收稿日期:2004-07-05.基金项目:国防科学技术工业委员会资助项目(MKPT-03-151).作者简介:杨伏良(1962-),女,副教授,博士研究生. 随着航空航天用微波电路、微电子器件、半导体集成电路向大功率、小型化、轻量化、高密度组装化、低成本、高性能和高可靠性的方向发展,对基片衬底材料(热沉)、框架、壳体和封装盖板等材料的性能也提出了更高的要求,传统的电子封装材料已越来越难以满足这一领域进一步发展的需要.高硅铝合金电子封装材料的出现,弥补了传统电子封装材料的固有缺陷,随着高硅铝合金制备技术的进步,它作为新型轻质电子封装材料,有着十分诱人的应用前景,代表了新型轻质封装材料的发展方向[1].目前,国外在这方面的研究已取得很大进展,已有研究者利用喷射沉积技术制备出各种硅含量的过共晶高硅铝合金[2],而国内的研究主要集中在Si含量在30%以内的二元[3,4]或Al-Si-Cu-Mg多元合金[5～7]上,至今尚未见更高Si含量高硅铝合金制备技术的报道.本实验采用快速凝固/粉末冶金工艺制备了Si含量为40%(合金熔炼配制成分)的过共晶高硅铝合金,经过筛分将所制备的粉末分成两组,并借助扫描电镜及金相显微镜对粉末的颗粒形貌和不同粒度粉末挤压后的组织结构进行了比较分析;通过测试合金的密度、气密性、导热性、热膨胀系数和力学性能,分析了粉末粒度对电子封装材料性能的影响.1　实　验材料制备工艺流程为雾化制粉粉末过筛真空包套热挤压机加工制样性能测试.111　粉末制备将配制好的Al-40Si