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Polvere AlSi50
AlSi50 è una polvere di lega alluminio-silicio contenente 50% di silicio e il resto di alluminio. Offre un'eccezionale combinazione di proprietà come bassa densità, elevata fluidità, bassa espansione termica, elevata resistenza specifica e resistenza alla corrosione. Composizione della polvere AlSi50 La composizione tipica della polvere di lega AlSi50 è: Elemento Composizione Alluminio (Al) Equilibrio Silicio (Si) 48-52% L'alluminio costituisce il...
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AlSi50 è una polvere di lega in alluminio-silicio contenente il 50% di silicio e il resto è alluminio. Offre un'eccezionale combinazione di proprietà come bassa densità, alta fluidità, bassa espansione termica, grande resistenza specifica e resistenza alla corrosione.
Composizione della polvere AlSi50
La tipica composizione della polvere di lega AlSi50 è:
Elemento | Composizione |
---|---|
Alluminio (Al) | Equilibrio |
Silicio (Si) | 48-52% |
- L'alluminio forma la matrice che fornisce duttilità, tenacità e resistenza alla corrosione.
- Il silicio aumenta la durezza, la fluidità e riduce il coefficiente di dilatazione termica.
L'elevato contenuto di silicio al 50% determina una composizione eutettica con il più basso punto di fusione possibile e un'eccezionale colaggio. È di fondamentale importanza un rigoroso controllo del rapporto tra Al e Si.
Proprietà della polvere di AlSi50
La polvere AlSi50 possiede un mix esclusivo di proprietà che la rendono adatta per applicazioni ad alte prestazioni:
Proprietà | Valore |
---|---|
Densità | 2,55 g/cm3 |
Punto di fusione | 577¡«C |
Resistenza alla trazione massima | 200-300 MPa |
Allungamento | <1% |
Durezza | 100-120 HB |
Conduttività termica | 50-90 W/m-K |
CTE | 12-15 x 10^-6/«C |
Modulo di Young | 80-90 GPa |
Resistenza alla corrosione | Eccellente |
- Bassa densità?- Fino al 40% in meno rispetto alle leghe di titanio e agli acciai.
- Alta fluidità allo stato fuso?- Consente eccellente colabilità e riempimento dello stampo.
- Elevato rapporto resistenza-peso- Resistenza specifica paragonabile a quella delle leghe di titanio.
- Basso coefficiente di espansione termica?- Dimensioni restano stabili in un ampio range di temperature.
- Eccellente resistenza alla corrosione?- Uno strato protettivo di ossido impedisce la corrosione nella maggior parte degli ambienti.
- Buona conducibilità termica?- Doppio rispetto a quello delle leghe di titanio, con una dissipazione del calore efficiente.
Questo profilo unico di proprietà rende AlSi50 adatto a tutte le applicazioni dove la massa ridotta, la precisione, la stabilità e la forza siano critiche.
Applicazioni della polvere AlSi50
Le principali proprietà della polvere AlSi50 la rendono ideale per:
APPLICAZIONI | Benefici |
---|---|
Componenti Automotive | Bassa densità ed eccellente colabilità. |
Componenti aerospaziali | Elevata resistenza specifica, dimensioni stabili. |
Substrati elettronici | Gestione termica, CTE match con ceramiche. |
Grezzi degli specchi | Densità bassa, lavorabilità, stabilità. |
Impianti medici | Biocompatibile, atossico, resistente alla corrosione. |
- Automotive?- Utilizzato in pistoni, blocchi motore e parti del sistema di trasmissione per ridurre il peso e migliorare il risparmio di carburante.
- Aerospaziale?- Ideale per componenti aerospaziali di precisione come attuatori e giranti di turbocompressori che richiedono il massimo rapporto resistenza-peso.
- Elettronica?- Substrati per PCB, package IC per gestire i carichi termici abbinando il comportamento di espansione della ceramica.
- Ottica?- I grezzi specchi, i telescopi beneficiano di un’elevata stabilità dimensionale e lavorabilità.
- Medico?- Biocompatibilità e resistenza alla corrosione eccellenti per impianti quali dispositivi ortopedici.
In AlSi50 ritroverai le migliori perfomance quando bassa densità, precisione e durevolezza sono punti critici.
Specifiche polvere AlSi50
La polvere AlSi50 è disponibile in varie frazioni di grandezza, forme e livelli di purezza:
Parametro | Opzioni |
---|---|
Dimensione particellare | 10 – 150 micron |
Forma delle particelle | Irregolare, sferico |
Densità apparente | Fino a 2,7 g/cm3 |
Portata | Fino a 25 s/50g |
Purezza | Fino al 99,7% |
Varianti di lega | AlSi40, AlSi30 |
- Particelle più piccole promuovono una maggiore densità sinterizzata mentre particelle più grandi migliorano la scorrevolezza.
- La morfologia sferica migliora il flusso della polvere rispetto alle particelle irregolari.
- Una densità apparente più elevata aumenta il carico utile nella produzione di materiali compositi.
- Maggiori portate migliorano la facilità di movimentazione e lavorazione della polvere.
- Gradi di alta purezza riducono al minimo i problemi di contaminazione.
- Sono anche disponibili leghe alluminio-silicio con il 30-40% di silicio.
Le proprietà della polvere possono essere personalizzate in base a specifiche esigenze applicative e metodi di elaborazione.
Metodi di consolidamento della polvere di AlSi50
La polvere AlSi50 può essere convertita in componenti a densità totale impiegando tecniche quali:
Metodo | Dettagli |
---|---|
manifattura additiva | Eccellente libertà geometrica per forme complesse. |
Stampaggio a iniezione di metallo | Capacità di forma netta ad alta precisione. |
Pressatura e sinterizzazione | Economico per forme più semplici e volume più elevato. |
Casting | Sfrutta un'eccellente fluidità e un comportamento di riempimento stampo. |
Estrusione | Per profili, tondini e tubi. |
- Le tecniche AM di fusione su letto di polvere, come la fusione laser selettiva, sono l'ideale per parti complesse di basso volume.
- Lo stampaggio a iniezione di metalli offre tolleranze più strette e finitura superficiale.
- La pressatura seguita dalla sinterizzazione in fase liquida è comunemente utilizzata, ma è necessaria un'elaborazione secondaria.
- La fusione degli investimenti offre una produttività più elevata per geometrie più semplici.
- L'estrusione è adatta alla produzione continua di barre, verghe e tubi.
Il metodo di consolidamento influenza notevolmente le proprietà finali, la microstruttura e i costi economici.
Trattamento termico di componenti in AlSi50
I seguenti trattamenti termici possono essere utilizzati per modificare le proprietà della AlSi50:
Trattamento termico | Dettagli | Scopo |
---|---|---|
Trattamento di ricottura | 500-550 °C, spegnere | Sciogliere le fasi solubili |
Invecchiamento artificiale | 150-180 °C, 5-10 ore | Tempra per precipitazione |
Antistress | 250¡«C, 2 ore | Rimuovere tensioni residue |
- Il trattamento in soluzione dissolve le particelle di silicio nella matrice di alluminio seguito da rapido raffreddamento.
- L'invecchiamento successivo fa sì che il silicio si riprecipiti come sottili dispersoidi conferendo rafforzamento.
- Il rilassamento a bassa temperatura degli stress contribuisce a ridurre le sollecitazioni residue dalle fasi di lavorazione della forma precedentemente svolte.
Permettere una corretta giusta temperatura di trattamento personalizzando la robustezza, durezza e duttilità come da requisiti dell'applicazione.
Confronto della polvere AlSi50 con le alternative
Ecco come AlSi50 si confronta con altre leghe di eutettico alluminio-silicio:
Lega | AlSi50 | AlSi40 | AlSi30 |
---|---|---|---|
Flusso continuo | Più alto | Elevato | Intermedio |
Gettabilità | Eccellente | Davvero ottimo | Bene |
Durezza | Elevato | Intermedio | Scarso |
Forza | Elevato | Intermedio | Scarso |
Conduttività termica | Intermedio | Elevato | Più alto |
CTE | Scarso | Intermedio | Elevato |
Costi | Elevato | Intermedio | Scarso |
- AlSi40 offre la migliore combinazione generale di fluidità, robustezza e conducibilità termica.
- AlSi30 offre la più elevata conduttività termica ma la più bassa resistenza e fluidità.
- AlSi50 ha la migliore fluidità, durezza e resistenza, ma una più bassa conducibilità termica.
AlSi50 è preferibile quando sono fondamentali massima fusione, stabilità dimensionale e alta resistenza specifica.
Produttori di polvere AlSi50
Come polvere di lega speciale, AlSi50 è prodotta da una gamma di fornitori globali:
Produttore | Nazione |
---|---|
Binder Metals | Germania |
Polvere CNPC | Cina |
Sandvik Osprey | GB |
Polveri di metallo Rio Tinto | Canada |
Valimet Inc | USA |
ASK Chemicals | USA |
I produttori rispettabili hanno severi controlli di qualità e sono conformi agli standard internazionali riguardo composizione, distribuzione della dimensione delle particelle, densità apparente e livelli di impurità.
Prezzi della polvere di AlSi50
AlSi50, essendo una polvere di lega speciale avanzata, ha un prezzo più alto rispetto a quello delle classi di alluminio in purezza:
Grado polvere | Dimensione particellare | Prezzo ($/kg) |
---|---|---|
Per la pressatura | Sotto 150 Ã×m | $15-25 |
Per la sinterizzazione | 45-150 µm | $18-30 |
Per AM | 15-45 μm | $30-50 |
Elevata purezza | Fino a 10 ×m | $40-75 |
- Le frazioni più fini per AM (Additive Manufacturing) e sinterizzazione sono più costose rispetto alle polveri grezze per pressatura.
- I piccoli lotti inferiori a 100 kg hanno prezzi più alti.
- Classi di elevata purezza con un contenuto di ossigeno e azoto inferiore sono dal 50 al 100% più costosi.
- La riduzione del contenuto di silicio a AlSi40 riduce di circa il 20% i costi.
Gli sconti sul volume, i contratti a lungo termine e le specifiche particellari più semplici aiutano ad abbassare il costo.
Considerazioni sulla salute e sulla sicurezza per la polvere AlSi50
Come tutte le polveri metalliche, la polvere AlSi10 richiede una lavorazione sicura:
Pericolo | Precauzioni | DPI (Dispositivi di Protezione Individuale) |
---|---|---|
Contatto pelle/occhi | Evitare contatto diretto. Sciacquare in caso di esposizione. | Guanti, occhiali |
Inalazione | Evitare di respirare le polveri. Assicurare la ventilazione. | Respiratore |
Ingestion | Evitare il contatto mani-bocca. Lavare le mani. | – |
Incendio | Usa sabbia. Non usare acqua. | Dispositivi di protezione |
- Indossare guanti, occhiali protettivi, maschera quando si maneggiano polveri.
- Evitare il contatto con la pelle. Lavarsi dopo l'esposizione.
- Conservare in luogo fresco, asciutto e lontano da scintille e fiamme.
- Assicurare una ventilazione adeguata e la raccolta della polvere.
- Per ulteriori linee guida, consultare la SDS e le normative locali.
Con le dovute precauzioni e DPI, la polvere AlSi50 può essere maneggiata in sicurezza.
Ispezione e test di polvere AlSi50
Per garantire il rispetto delle specifiche di qualità, la polvere di AlSi50 dovrebbe subire:
Parametro | Metodo | Specificazione |
---|---|---|
Composizione chimica | OES, XRF, chimica analitica | Conformità al contenuto di alluminio e silicio |
Distribuzione granulometrica | Diffrazione laser, setacciatura | D10, D50, D90 in intervallo |
Morphologia delle polveri | Immagini SEM | Caratteristiche di forma e flusso |
Densità apparente | Test di misuratore di portata a corridoio | Densità specificata minima |
Portata | Test di misuratore di portata a corridoio | Numero massimo di secondi per un flusso di 50 g |
Livelli di impurità | Analisi ICP o LECO | Basso tenore di ossigeno, elevato contenuto di umidità |
I test devono essere eseguiti periodicamente secondo gli standard ASTM per garantire coerenza nella qualità della produzione e nelle prestazioni nelle applicazioni d'uso finale.
FAQ
Domanda. A cosa serve AlSi50?
A. AlSi50 è perfetto per applicazioni come componenti dell'auto, parti aerospaziali e substrati elettronici in cui massa ridotta, stabilità dimensionale e alta fluidità sono fattori critici.
D. L'AlSi50 richiede un trattamento termico?
A. Per migliorare la resistenza è possibile eseguire un trattamento termico opzionale, incluso la soluzione e l'invecchiamento, precipitando le particelle di silicio nella microstruttura.
Q. Quali metodi possono consolidare la polvere AlSi50?
A. La polvere AlSi50 può essere consolidata alla densità completa utilizzando lo stampaggio a iniezione di metallo, la fusione, la fabbricazione additiva tramite SLM/EBM, l'estrusione e la sinterizzazione.
D. L'AlSi50 è facilmente saldabile?
A. AlSi50 ha una saldabilità relativamente scarsa a causa dell'elevato contenuto di silicio. Per saldare questa lega sono richiesti saldatura speciale e tecniche apposite.
D. È sicura da maneggiare la polvere di AlSi50?
A. Come per qualsiasi polvere metallica fine, è necessario prendere le normali precauzioni di sicurezza durante la gestione della polvere AlSi50 per minimizzare i rischi per la salute e la sicurezza.
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