Polvo de AlSiCu (AlSi10)
AlSi10 is an aluminum alloy powder containing 10% silicon and remainder aluminum. It offers an excellent combination of strength, low density, thermal properties, corrosion resistance and weldability. AlSi10 Powder Composition The typical composition of AlSi10 alloy powder is: Element Composition Aluminum (Al) Balance Silicon (Si) 9-11% Aluminum forms the matrix providing low density, ductility and…
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AlSi10 es un polvo de aleación de aluminio que contiene 10% de silicio y el resto de aluminio. Ofrece una excelente combinación de resistencia, baja densidad, propiedades térmicas, resistencia a la corrosión y soldabilidad.
Composición en polvo de AlSi10
La composición típica del polvo de aleación AlSi10 es:
Elemento | Composición |
---|---|
Aluminio (Al) | Equilibrio |
Silicio (Si) | 9-11% |
- El aluminio forma la matriz que proporciona baja densidad, ductilidad y resistencia a la corrosión.
- El silicio proporciona un fortalecimiento de solución sólida y mejora la capacidad de moldeo.
El estricto control de la relación entre aluminio y silicio es fundamental para lograr una resistencia y propiedades físicas óptimas. También pueden estar presentes otros elementos de aleación menores como magnesio, hierro, cobre o zinc en determinadas calidades.
Propiedades del polvo de AlSi10
El polvo de AlSi10 posee una excelente combinación de propiedades que lo hace adecuado para diversas aplicaciones exigentes:
Propiedad | Valor |
---|---|
Densidad | 2.7 g/cm3 |
Punto de Fusión | ~600 a. C |
Conductividad térmica | 150-180 W/m-K |
Conductividad eléctrica | IACS de 35-40% |
Coeficiente de dilatación térmica | 21-23 x 10<sup>-6</sup>¡¿«C |
Módulo de elasticidad | 80-85 GPa |
Resistencia a la tensión | 240-300 MPa |
Elongación | 1-5% |
Dureza | 80-90 valor Brinell |
Resistencia a la corrosión | Excelente |
- Baja densidad?- Hasta un 65 % más ligero que las aleaciones de cobre y los aceros.
- Alta conductividad térmica?- Permite una rápida disipación del calor en la electrónica.
- Alta relación resistencia-peso- Resistencia comparable a las aleaciones de titanio con menor densidad.
- Excelente soldabilidad y moldeabilidad? - Alta fluidez cuando se funde, permitiendo una fácil colada y soldadura.
- Resistente a la corrosión y la oxidación?- La capa protectora de óxido evita la corrosión en muchos ambientes.
Este excepcional perfil de propiedades hace que AlSi10 sea adecuado para aplicaciones estructurales ligeras en sectores de aviación, espacio, automovilístico y demás.
Aplicaciones del polvo de AlSi10
Debido a su ligereza, resistencia y propiedades térmicas, el polvo AlSi10 es ideal para:
SOLICITUDES | Beneficios |
---|---|
Componentes aeroespaciales | Baja densidad combinada con alta resistencia. |
Repuestos de automóviles | Reducción de peso sin comprometer el rendimiento mecánico. |
Carcasas electrónicas | Gestión térmica para la disipación térmica combinada con bajo peso. |
Implantes médicos | Biocompatible, no tóxico, resistente a la corrosión. |
Gestión térmica | Alta conductividad térmica para disipar el calor. |
- Utilizado ampliamente en componentes de aviones y cohetes, como los soportes de motores, para reducir el peso.
- La industria automotriz utiliza AlSi10 para pistones, carcasas de transmisión, piezas de suspensión para mejorar la eficiencia del combustible con menos peso.
- Las cubiertas electrónicas y los disipadores de calor aprovechan la alta conductividad térmica para un enfriamiento eficiente.
- Recompensa una excelente relación resistencia-peso con menor densidad en comparación con las aleaciones de titanio.
- Proporciona excelente biocompatibilidad y resistencia a la corrosión para implantes médicos tales como dispositivos ortopédicos.
AlSi10 ofrece su máximo rendimiento en aplicaciones exigentes donde la masa reducida y la alta resistencia son esenciales.
Especificaciones del polvo AlSi10
El polvo AlSi10 está disponible en diversas fracciones de tamaño, formas y niveles de pureza:
Parámetro | Opciones |
---|---|
Tamaño de partícula | 5-150 micras |
Forma de las partículas | Esférica, irregular |
Densidad aparente | Hasta 2,7 g/cm3 |
Flujo de velocidad | Hasta 25 s/50 g |
Pureza | Hasta el 99.7% |
Variantes de aleación | AlSi12, AlSi5 |
- Las partículas más pequeñas promueven una mejor sinterización mientras que los tamaños más grandes proporcionan una mayor fluidez.
- La morfología esférica mejora el flujo y la densidad del empaque. Las partículas irregulares brindan ventajas en cuanto a costo.
- Una mayor densidad aparente aumenta la carga efectiva en la manufactura de compuestos.
- Los caudales más altos mejoran la facilidad de manejo y procesamiento del polvo.
- La alta pureza reduce los problemas de contaminación durante el procesamiento y mejora las propiedades finales.
- Rango de niveles de silicio entre 5-12% disponible para equilibrar la fluidez y la resistencia.
Los atributos del polvo se personalizan en función de los requisitos específicos de la aplicación y de los métodos de procesamiento.
Métodos de consolidación para polvo AlSi10
El polvo de AlSi10 puede transformarse en componentes de densidad total mediante técnicas como:
Método | Beneficios |
---|---|
fabricación aditiva | Excelente libertad geométrica para formas complejas. |
Moldeo por inyección de metal | Alta precisión en la capacidad de net shaping. |
Prensado y sinterización | Económico para geometrías sencillas de alto volumen. |
Extrusión | Fabricación continua de barras y tubos |
Prensado isostático | Logra completa densidad y mejora las propiedades. |
- Los métodos de fabricación aditiva por fusión de lecho de polvo, como la fusión láser selectiva, son populares para prototipos o producción de bajo volumen.
- El moldeo por inyección de metal ofrece las tolerancias más cercanas y un excelente acabado superficial.
- El prensado seguido de la sinterización en fase líquida se utiliza habitualmente, pero se necesita un procesado secundario como la extrusión.
- La extrusión aprovecha una excelente capacidad de colado para producir varillas, tubos y perfiles.
- El prensado isostático en frío y en caliente reduce la porosidad y aumenta la densidad.
La técnica de consolidación influye en la microestructura, las propiedades finales, las capacidades geométricas y la productividad.
Tratamiento térmico de piezas de AlSi10
El tratamiento térmico de solución y el envejecimiento artificial se utilizan para adaptar la resistencia de los componentes de AlSi10:
Tratamiento térmico | Detalles | Propósito |
---|---|---|
Solucionar | 530-550¡«C, apagar | Disolver fases solubles |
Envejecimiento artificial | 150-180 °C, 5-10 hrs | Endurecimiento por precipitación |
Recocido | 350 ¡«C, enfriamiento lento | Restaurar ductilidad |
- El tratamiento térmico en solución disuelve elementos aleantes como el silicio en la matriz de aluminio seguido de enfriamiento rápido o enfriamiento.
- El tratamiento de envejecimiento posterior provoca una precipitación fina que da como resultado un endurecimiento considerable.
- El recocido ayuda a recuperar la ductilidad después de un trabajo en frío previo extensivo.
El control cuidado del tiempo y la temperatura de la solidificación y el envejecimiento permiten personalizar las propiedades mecánicas según los requisitos específicos.
Comparación de polvo de AlSi10 con alternativas
Así es como AlSi10 se compara con otros polvos de aleación de aluminio:
Aleación | AlSi10 | AlSi12 | Al6061 | Al7075 |
---|---|---|---|---|
Fuerza | Alto | Lo más alto | Medio | Muy alto |
Soldabilidad | Excelente | Pobre | Bien | Pobre |
Resistencia a la corrosión | Excelente | Excelente | Excelente | Bien |
Conductividad térmica | Alto | Medio | Medio | Bajo |
Densidad | Bajo | Bajo | Bajo | Bajo |
Coste | Bajo | Alto | Medio | Alto |
- La AlSi12 tiene la dureza más alta, pero menor soldabilidad y conductividad térmica.
- 6061 es una aleación muy utilizada de uso general, con resistencia mediana y buena resistencia a la corrosión.
- La aleación 7075 sobresale en resistencia muy elevada, pero tiene una soldabilidad deficiente y solo una resistencia moderada a la corrosión.
- AlSi10 proporciona las mejores propiedades integrales con beneficios de costos añadidos.
Para la mayoría de aplicaciones, el AlSi10 ofrece el equilibrio óptimo entre rendimiento, soldabilidad y coste.
Fabricantes de polvo AlSi10
Como aleación de uso extendido, el polvo de AlSi10 es producido por los principales proveedores a nivel global:
Fabricante | País |
---|---|
Hoeganaes Corporation | EE. UU. |
Sandvik Osprey | Reino Unido |
Polvo de CNPC | China |
Polvo de metal de Rio Tinto | Canadá |
Toyal America | EE. UU. |
Gránulos ECKA | Alemania |
Los fabricantes de renombre tienen un riguroso control de calidad y se ajustan a las especificaciones de las organizaciones de estándares internacionales. También personalizan las características del polvo según los requerimientos de la aplicación.
Precios del polvo de AlSi10
Como polvo de aleación de alto rendimiento, AlSi10 tiene una prima superior a los polvos de aluminio simples. El precio indicativo es:
Tipo Polvo | Tamaño de partícula | Precio ($/kg) |
---|---|---|
Para prensado | Menor de 150 Ã--m | $12-18 |
Para sinterización | 45-150 ×m | $15-22 |
Por AM | 15-45 μm | $22-35 |
Alta pureza | Hasta 10 Ãœm | $30-50 |
- Las fracciones más finas para la fabricación aditiva y la sinterización cuestan más que los grados prensados más gruesos.
- Los pedidos de menor cantidad, menores a 100 kg, tienen precios más altos.
- Los grados de alta pureza con menor contenido de oxígeno y nitrógeno son más de un 50% más costosos.
- La reducción del contenido de silicio a AlSi5 reduce el costo en alrededor del 15 %.
Los descuentos por volumen, los contratos a largo plazo y las especificaciones de partículas más simples pueden ayudar a reducir costos.
Consideraciones de salud y seguridad para polvo AlSi10
Como cualquier polvo metálico, el polvo AlSi10 requiere manipulación segura:
Peligro | Precauciones | EPI |
---|---|---|
Contacto con la piel/ocular | Evite el contacto directo. Enjuague si recibe exposición. | Guantes, gafas de protección |
Inhalación | Evite respirar el polvo. Asegúrese de que haya ventilación. | Respirador |
Ingestión | Evite el contacto de las manos con la boca. Lávese las manos. | – |
Fuego | Utiliza arena. No utilices agua. | Equipo de protección |
- Use guantes, gafas y mascarilla al manipular el polvo.
- Evite el contacto con la piel. Lave después de la exposición.
- Guárdese en un lugar fresco y seco lejos de chispas o llamas.
- Asegurar una ventilación apropiada y recolección de polvo.
- Consulte las SDS y las normativas locales para obtener pautas completas.
Con precauciones adecuadas y EPP, el polvo de AlSi10 se puede manipular de manera segura durante el almacenamiento, procesamiento y operación.
Inspección y pruebas de polvo de AlSi10
Para garantizar que se cumplen los requisitos de calidad, se debe comprobar el polvo de AlSi10:
Parámetro | Método | Especificación |
---|---|---|
Composición química | OES, XRF, química húmeda | Conformidad con el contenido de Al, Si, Mg |
Distribución de granulometría | Difracción láser, tamizado | D10, D50, D90 en rango |
Morfología del polvo | Imágenes SEM | Forma esférica y fluidez |
Densidad aparente | Prueba del medidor de caudal de efecto Hall | Densidad mínima especificada |
Flujo de velocidad | Prueba del caudalímetro Hall | Segundos de flujo máximo |
Niveles de impurezas | Análisis ICP o LECO | Bajo nivel de oxígeno, contenido de humedad |
Las pruebas de rutina según las normas ASTM garantizan un polvo de alta calidad y consistencia adecuado para aplicaciones críticas.
Preguntas frecuentes
P. ¿Para que se utiliza la aleación de AlSi10?
A. AlSi10 es ampliamente utilizado en aplicaciones aeroespaciales, automotrices y electrónicas donde el bajo peso y la alta resistencia son fundamentales, como soportes de motor, pistones, carcasas y disipadores de calor.
P. ¿Se requiere tratamiento térmico para el AlSi10?
A. Sí, el tratamiento térmico de disolución seguido por el envejecimiento puede aumentar significativamente la resistencia a la tracción mediante la precipitación de elementos de aleación como el silicio.
P. ¿Qué métodos se pueden utilizar para consolidar polvo de AlSi10?
A. El polvo AlSi10 se puede consolidar a densidad total mediante fabricación aditiva, moldeo por inyección de metal, extrusión y forjado de polvo compacto.
P. ¿Es soldable el AlSi10?
A. Sí, la aleación AlSi10 presenta una excelente soldabilidad debido a la adición de la aleación de silicio que mejora la fluidez en el estado fundido. Esto permite una fácil soldadura por fusión.
P. ¿Es seguro manipular el polvo de AlSi10?
A. Como con cualquier polvo metálico fino, deben tomarse precauciones de seguridad estándar durante el almacenamiento, la manipulación y el procesado del polvo de AlSi10 para minimizar los riesgos para la salud y la seguridad.
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