एल्यूमीनियम मिश्र धातु उद्योग श्रृंखला में,सिलिकॉन धातु(के रूप में भी जाना जाता हैऔद्योगिक सिलिकॉन, सामान्यतः से अधिक की शुद्धता के साथ98%) मुख्य योजकों में से एक है। इसके अद्वितीय रासायनिक और भौतिक गुण इसे एल्यूमीनियम मिश्र धातु उत्पादन में एक अपूरणीय भूमिका निभाते हैं।
सिलिकॉन धातु (Si) अर्धचालक गुणों वाला एक अर्ध-धात्विक तत्व है, जिसका गलनांक 1414 डिग्री तक और घनत्व 2.33 ग्राम/सेमी³ है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु उत्पादन में, धात्विक सिलिकॉन को सिलिकॉन तत्व एडिटिव्स के रूप में पेश किया जाता है, और एल्यूमीनियम (Al) के साथ एक Al{4}}Si बाइनरी मिश्र धातु प्रणाली बनाकर मिश्र धातु के क्रिस्टलीकरण व्यवहार और सूक्ष्म संरचना को बदल देता है।
शुद्धता ग्रेडिंग और उद्योग मानक
| शुद्धता ग्रेड | सिलिकॉन सामग्री (Si इससे अधिक या इसके बराबर) | कुल अशुद्धता सामग्री (Fe+Al+Ca से कम या उसके बराबर) | कोर प्रकार | अनुप्रयोग क्षेत्र |
|---|---|---|---|---|
| धातुकर्म ग्रेड | 98.5%-99.5% | 1.5%-0.5% | 553#,441# | एल्यूमीनियम मिश्र धातु, स्टील डीऑक्सीडेशन, ऑर्गेनोसिलिकॉन |
| इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड | 99.999% (5N) या अधिक | 0.001% या उससे कम | 2202#,1101# | अर्धचालक, फोटोवोल्टिक पॉलीसिलिकॉन |
एल्यूमीनियम मिश्र धातु उत्पादन में सिलिकॉन धातु के मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्य
1. कास्ट एल्युमीनियम मिश्रधातुओं (Al-Si मिश्रधातु) का प्रदर्शन अनुकूलन
(1) कास्टिंग प्रक्रिया योग्यता में सुधार
तरलता में सुधार:अल -Si कास्टिंग मिश्र धातुओं (जैसे A356, ADC12, आदि) में, सिलिकॉन सामग्री आमतौर पर 7% -12% होती है। सिलिकॉन मिलाने से मिश्रधातु के पिघलने के तापमान को कम किया जा सकता है, पिघलने की तरलता में सुधार किया जा सकता है, जटिल सांचों को भरना आसान हो जाता है, और कास्टिंग दोष (जैसे कोल्ड शट और अपर्याप्त डालना) को कम किया जा सकता है।
थर्मल क्रैकिंग की प्रवृत्ति को कम करना:सिलिकॉन मिश्र धातु के थर्मल विस्तार गुणांक को कम कर सकता है (उदाहरण के लिए, अल-12Si मिश्र धातु का थर्मल विस्तार गुणांक लगभग 20×10⁻⁶/ डिग्री है, जो शुद्ध एल्यूमीनियम के 23×10⁻⁶/ डिग्री से कम है), कास्टिंग की शीतलन प्रक्रिया के दौरान संकोचन तनाव को कम करता है, और थर्मल क्रैकिंग के जोखिम को कम करता है।
(2) यांत्रिक गुणों को मजबूत करना
अनाज शोधन:दूसरे चरण के कण के रूप में सिलिकॉन को एल्यूमीनियम मैट्रिक्स में समान रूप से वितरित किया जाता है, जो अनाज के विकास में बाधा डाल सकता है, एक महीन समअक्षीय क्रिस्टल संरचना बना सकता है, और मिश्र धातु की ताकत और कठोरता में सुधार कर सकता है। उदाहरण के लिए, Al-7Si-0.3Mg मिश्र धातु (एयरोस्पेस में आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला कास्टिंग मिश्र धातु) सिलिकॉन माइक्रोअलॉयिंग के माध्यम से 270MPa से अधिक की तन्य शक्ति प्राप्त कर सकता है।
पहनने के प्रतिरोध में सुधार:उच्च सिलिकॉन सामग्री वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में (जैसे कि 18% - 22% सिलिकॉन युक्त हाइपरयूटेक्टिक मिश्र धातु), कठोर और भंगुर प्राथमिक सिलिकॉन कण (लगभग 1000HV की कठोरता) अवक्षेपित होंगे, जिससे मिश्र धातु के पहनने के प्रतिरोध में काफी सुधार होगा। इसका उपयोग अक्सर ऑटोमोबाइल इंजन सिलेंडर और पिस्टन जैसे पहनने-प्रतिरोधी भागों के निर्माण के लिए किया जाता है।
2. विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातु (संसाधित मिश्र धातु) का सूक्ष्ममिश्रण
विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में (जैसे कि 6xxx श्रृंखला एल्यूमीनियम मिश्र धातु, अल {{1} एमजी - Si श्रृंखला), सिलिकॉन धातु का उपयोग मुख्य रूप से मैग्नीशियम के साथ Mg₂Si मजबूतीकरण चरण बनाने के लिए सिलिकॉन स्रोत के रूप में किया जाता है। उदाहरण के लिए:
6061 मिश्र धातु (Al-1Mg-0.6Si):सिलिकॉन मैग्नीशियम के साथ प्रतिक्रिया करके Mg₂Si कण बनाता है। उम्र बढ़ने की मजबूती प्रक्रिया के माध्यम से, मिश्र धातु की उपज शक्ति 276 एमपीए तक पहुंच जाती है, जिसका व्यापक रूप से प्रोफाइल और विमानन संरचनात्मक भागों के निर्माण में उपयोग किया जाता है।
6082 मिश्र धातु (Al-1Si-0.8Mg):इसमें उच्च सिलिकॉन सामग्री है और यह एक्सट्रूज़न मोल्डिंग के लिए उपयुक्त है। इसका उपयोग अक्सर रेल ट्रांजिट कार बॉडी, औद्योगिक फ्रेम आदि के निर्माण के लिए किया जाता है।
3. विशेष प्रदर्शन एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का अनुकूलित विनियमन
कम विस्तार एल्यूमीनियम मिश्र धातु:सिलिकॉन धातु (जैसे 50%-70% सिलिकॉन युक्त अल - सी मिश्र धातु) का उच्च अनुपात जोड़कर, थर्मल विस्तार गुणांक को 5×10⁻⁶/ डिग्री से कम किया जा सकता है, जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग सब्सट्रेट और ऑप्टिकल उपकरण घटकों जैसे थर्मल स्थिरता के लिए उच्च आवश्यकताओं वाले क्षेत्रों में किया जाता है।
उच्च तापीय चालकता एल्यूमीनियम मिश्र धातु:यद्यपि सिलिकॉन की तापीय चालकता (148W/m・K) एल्यूमीनियम (205W/m・K) की तुलना में कम है, Al{2}}Si मिश्र धातु में सिलिकॉन कणों का समान वितरण एक थर्मल नेटवर्क बना सकता है, मिश्र धातु की समग्र तापीय चालकता में सुधार कर सकता है, और 5जी बेस स्टेशन रेडिएटर्स, सीपीयू हीट सिंक और अन्य परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।
धातु सिलिकॉन के अनुप्रयोग की प्रवृत्ति और उद्योग पर प्रभाव
नई ऊर्जा, हल्के वजन और अन्य क्षेत्रों के तेजी से विकास के साथ, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में धातु सिलिकॉन का अनुप्रयोग निम्नलिखित रुझान दिखाता है:
नवीन ऊर्जा वाहन क्षेत्र:बैटरी हाउसिंग, मोटर एंड कवर और अन्य घटक नई ऊर्जा वाहनों की विश्वसनीयता और ऊर्जा दक्षता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अपने पहनने के प्रतिरोध और अच्छी गर्मी अपव्यय विशेषताओं का उपयोग करते हुए बड़ी संख्या में उच्च सिलिकॉन एल्यूमीनियम मिश्र धातु (जैसे अल -12 एसआई) का उपयोग करते हैं।
एयरोस्पेस हल्का:धातु सिलिकॉन माइक्रोएलॉयिंग द्वारा विकसित कम {{0}घनत्व, उच्च -शक्ति एल्यूमीनियम मिश्र धातु (जैसे अल-8Si-3Cu-2Li) का उपयोग विमान के वजन को कम करने के लिए विमान की खाल, पंख की पसलियों और अन्य संरचनात्मक भागों के निर्माण के लिए किया जा सकता है।
चक्रीय अर्थव्यवस्था को बढ़ावा:पुनर्नवीनीकरण एल्यूमीनियम उद्योग में, धातु सिलिकॉन का उपयोग पुनर्नवीनीकरण सामग्री की सिलिकॉन सामग्री को समायोजित करने, मिश्र धातु प्रदर्शन की स्थिरता बनाए रखने और हरित विनिर्माण की प्रवृत्ति के अनुरूप करने के लिए "सिलिकॉन पूरक" के रूप में किया जा सकता है।
एल्यूमीनियम मिश्र धातु उत्पादन के लिए "प्रदर्शन नियामक" के रूप में, सिलिकॉन धातु एल्यूमीनियम मिश्र धातु को सिलिकॉन सामग्री और माइक्रोस्ट्रक्चर को सटीक रूप से नियंत्रित करके विभिन्न प्रकार के यांत्रिक और भौतिक गुण प्रदान करता है, जो ऑटोमोबाइल विनिर्माण से लेकर एयरोस्पेस तक प्रमुख उद्योगों के विकास का समर्थन करता है। गलाने की तकनीक की प्रगति (जैसे कम ऊर्जा वाली सिलिकॉन शुद्धि प्रक्रिया) और उभरते अनुप्रयोग परिदृश्यों के विस्तार के साथ, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के क्षेत्र में धातु सिलिकॉन के मूल्य को और अधिक उजागर किया जाएगा।
