1. 介绍

Alsi10mg合金代表Al -Si -Mg家族的基准, 将出色的可铸性与高强度到重的比率相结合.

在航空航天中广泛采用, 汽车, 和电子行业, 该合金利用其约10 wt％的硅含量来达到流动性和薄壁功能, 虽然其镁的添加可以使降水硬化以提高机械性能.

在两种传统的铸造路线中, 例如高压铸造和重力铸造,

和高级添加剂制造过程，例如直接金属激光烧结 (DML) 和选择性激光融化 (SLM), ALSI10MG继续为高性能设定标准, 轻量级组件.

2. 什么是Alsi10mg合金?

ALSI10MG是一种高度 铝合金 属于广泛使用的al -si铸造家庭.

它的名义化学成分大约 89 wt％铝, 9–11 wt％硅, 和0.2–0.5 wt％镁, 用痕量的铁, 锰, 和钛用于控制金属间形成和完善谷物结构.

由于其平衡的硅和镁含量, ALSI10MG结合了al -SI合金的流动性和低熔融范围与MG₂SI沉淀物赋予的年龄型能力.

这使得它在常规和基于粉末的制造技术中都非常通用.

分类和等效物

• 和AC-43000 (你一个 1706): 欧洲沙子, 死, 和重力铸件.
• ASTM A360/A360M: 北美标准覆盖通用工程的永久模具铸件.
• ISO 945-2: 控制锻造和铸造形式中Alsi10mg的化学成分公差.

3. ALSI10MG铝制铸造合金的化学成分

ALSI10MG的性能直接源于其精心平衡的化学. 以下是每个元素扮演的典型组成范围和冶金角色的摘要.

4. Alsi10mg铝制铸造合金的机械性能

ALSI10MG表现出一种多功能机械曲线，可以通过选择铸造过程和热处理方案来量身定制.

在其ASCAST或AS -BUILD状态, 合金提供适合许多应用的强度和延展性的平衡.

5. Alsi10mg合金的物理特性

ALSI10MG将铝的轻巧和热性能与硅增强稳定性结合在一起, 在热管理和尺寸控制至关重要的情况下，它是一个绝佳的选择.

它的物理常数在铸造和AM过程中基本不变, 尽管孔隙率水平和微观结构差异可能引起较小的变化.

6. ALSI10MG合金的可铸性和加工技术

ALSI10MG的铸造性是铝合金家族中最好的铸造性之一, 很大程度上是由于其硅含量 (9.0–11.0 wt％) 将熔融范围降低到570–610°C并增加熔融金属流动性.

这可以精确复制各种铸造和添加剂制造方法的复杂几何形状.

关键的可铸性特征

• 流动性: 高硅浓度可降低熔体粘度, 通过尖锐的过渡和薄壁使复杂的腔体填充.
  Alsi10mg可以达到壁厚至 0.5–1毫米 在受控条件下, 表现优于A356和类似合金.
• 收缩行为: 显示可预测的 体积固化收缩率为5-7％, 通过适当的门控/立管设计和热控制可管理. 它的共晶Al – Si结构有助于降低热撕裂的敏感性.
• 孔隙率抗性: 在优化的铸造和AM过程中, 气体和收缩孔隙率可能仅限于 <1–2％, 保留机械完整性.
  控制的气氛或真空辅助处理进一步降低了孔隙率的风险.

ALSI10MG的处理技术

高压铸造 (HPDC)

• 过程:
  熔融Alsi10mg在高压下注入硬化的钢模具，通常从 10 到 150 MPA 使用柱塞系统.
  注射很快 (填充时间 <0.5 秒), 实现高生产效率和尺寸可重复性.
  在之间保持霉菌温度 180–250°C 控制冷却速率并最大程度地减少热冲击.
• 优点: 非常适合批量生产 (到 100,000+ 每年的单位), 具有精确的尺寸公差 (±0.1 mm) 和良好的表面饰面 (RA3.2-6.3μm).
• 应用领域: 传输案例, 汽车外壳, 和消费电子外壳.
• 限制: 高冷却速率和气体夹带会导致孔隙率, 限制适用于高融合或关键负荷零件的适用性.

重力铸造 (GDC)

• 过程:
  将熔融Alsi10mg倒入预热的永久性模具中 (通常在 200–350°C) 仅使用重力. 控制倾泻以最大程度地减少湍流和氧化.
  与HPDC相比.
• 优点: 产生更好的机械性能 (2强度提高–5％) 并且适合中卷 (10,000–50,000零件).
• 应用领域: 电动电池托盘, 结构发动机安装座, 和泵组件.
• 强度注意: 较慢的冷却可促进微观结构稍微稍微粗糙，但延展性比HPDC更好.

低压铸件 (LPC)

• 过程:
  Alsi10mg在模具下方的密封的坩埚炉中持有. 压力 0.5–1.5 MPA 应用, 将熔融金属向上推入模具.
  自下而上的充满填充可最大程度地减少湍流，并实现精确的温度控制.
• 优点: 产生密集, 无缺陷零件 (密度≥99％) 具有出色的机械完整性和最小的湍流.
• 应用领域: 航空航天涡轮机组件, 结构性汽车零件, 和燃油分配歧管.

沙子铸造

• 过程:
  模式 (通常3D打印或CNC加工) 用于形成沙模 (树脂或粘土键). 熔融Alsi10mg是手动或自动倒入腔中的 680–730°C.
  冷却在环境条件下自然发生, 除非修改.
• 优点: 高设计灵活性和低工具成本 ($500 - 5,000美元). 能够产生重量的组件 100 公斤.
• 表面和公差: 典型的粗糙饰面 (RA12.5-25μm); 公差约为±0.5毫米.
• 应用领域: 工业泵外壳, 大型结构元素, 和赛前汽车零件.

熔模铸造 (迷失的蜡像)

• 过程:
  蜡模型涂有陶瓷泥浆，并用多层灰泥形成壳形成壳. 脱水和射击后 (〜900°C), 将熔融Alsi10mg倒入壳中.
  铸件冷却, 外壳被删除, 和零件清洁.
• 优点: 非常细节 (下去 0.5 毫米壁厚), 严格的尺寸控制 (±0.05毫米), 和出色的表面饰面 (RA1.6-3.2μm).
• 应用领域: 航空仪器组件, 手术器械, 和微型齿轮系统.

增材制造 (激光粉床融合, LPBF / DML)

• 过程:
  精细的Alsi10mg粉末 (通常 20–60μm) 分布在薄层. 高功率纤维激光器 (200–500 w) 在保护性氩气或氮环境中选择性地逐层融化粉末.
  构建板已预热 (〜100–200°C) 减轻残余压力.
• 优点: 无与伦比的几何自由, 晶格结构的理想, 内部冷却通道, 和拓扑优化的设计. 后建造治疗，例如缓解压力 (200–300°C) 臀部可以通过最多提高疲劳生活 30%.
• 应用领域: 轻型航空航空公司 (例如。, 40% 减轻体重), 赛车运动悬架系统, 底盘底盘, 和自定义骨科植入物.

7. ALSI10MG合金的热处理

热处理对于优化ALSI10MG铝制合金的机械性能至关重要，通过完善其微观结构并增强强度, 延性, 和维稳定性.

合金对各种回火过程的反应很好, 每个针对特定性能需求量身定制的.

T6脾气 (解决方案处理 + 人工衰老):

这是ALSI10MG最常用的热处理, 设计以最大化强度和抗疲劳性.

该过程涉及将合金加热至约505–540°C (解决方案处理) 将镁和硅溶解到固体中, 然后快速淬火以保持这种过饱和状态.

最后一步是在160–180°C下的人工衰老6-10小时, 促进精细的MG₂SI沉淀，可显着提高拉伸强度.

• 机械性能: 拉伸强度为250–290 MPa, 屈服强度为180–230 MPa, 和2-5％的延伸.
• 应用领域: 高压力的理想选择, 承载组件，例如航空航天托架, 汽车悬架零件, 以及高强度和抗疲劳性至关重要的发动机外壳.

T4脾气 (解决方案处理 + 自然衰老):

T4处理还始于在类似温度下退火溶液，但依赖于几天内室温下的自然衰老.

与T6相比，这产生了延展性的提高, 以较低的力量为代价.

• 机械性能: 拉伸强度约200-230 MPa, 产量强度约为130–160 MPa, 和延伸6-8％.
• 应用领域: 适用于铸造后需要随后形成或加工的零件, 例如住房和结构组件，需要更高的韧性和灵活性.

T5脾气 (只有人工衰老):

在T5中, 合金在铸造或增材制造后无需事先溶液处理即可人为老化, 通常在160–180°C 6–8小时.

• 机械性能: 拉伸强度在230–260 MPa之间，伸长率为3-6％.
• 应用领域: 用于必须最小化失真的薄壁或尺寸敏感组件, 在电子外壳和加上制造零件中常见.

脾气 (铸造或生产条件):

这种脾气不涉及热处理, 代表合金的铸造或原始的微观结构.

• 机械性能: 拉伸强度范围为150-200 MPa，伸长率为1-4％.
• 应用领域: 成本效率和快速生产是优先事项的非关键或装饰部分.

缓解压力 (特定于添加剂制造):

添加剂制造过程（例如激光粉床融合）由于快速加热和冷却周期而产生残余应力.

在200-300°C下进行压力 - 辩护几个小时可减少这些应力, 改善零件稳定性而不显着改变强度.

8. 添加剂制造中的Alsi10mg (3数码印刷)

ALSI10MG是基于激光的铝合金最广泛的铝合金 3D打印:

• 过程: 激光粉床融合 (LPBF) 和直接金属激光烧结 (DML) 融合20–60 µm Alsi10mg粉末层成复杂的形状.
• 优点:

• • 设计自由轻巧的格子, 内部频道, 和拓扑优化的零件 (例如。, 航空托架与 40% 减轻体重).
  • 近网状生产, 将材料废物减少到 <5% (vs. 50加工–70％).

• 后处理:

• • 缓解压力: 200–300°C 2-4小时以减轻残余压力.
  • 时髦的 (热等静止): 100–200 MPa在500–550°C时消除了孔隙率, 提高疲劳强度20-30％.
  • 加工: 完成关键表面 (例如。, 交配界面) 至±0.01 mm.

关键应用程序: 赛车运动悬架零件, 无人机框架, 和医学假肢对患者解剖学定制.

9. 耐腐蚀性和表面处理

ALSI10MG的自然腐蚀耐药性是中等但可增强的:

• 被动层: 形成薄氧化铝 (al₂o₃) 层, 防止温和的环境 (例如。, 室内空气, 淡水).
• 表面处理:

• • 阳极氧化: 创建一个多孔氧化物层 (10–50 µm厚) 改善磨损/腐蚀性; III型 (硬氧化) 成就 500+ HV硬度.
  • 粉末涂料: 添加50–150 µm聚合物层, 户外应用的理想 (例如。, 汽车装饰).
  • 化学转换涂料: 铬酸盐或锆处理改善潮湿环境中的油漆粘附和耐腐蚀性.

• 限制: 容易在富含海洋/氯化物的环境中斑点 (腐蚀速率: 0.1–0.3毫米/年) 没有治疗.

10. ALSI10MG合金的应用

ALSI10MG独特的可铸性混合物, 力量, 轻巧的财产使其成为多元化行业的主食, 它平衡性能和制造性的能力驱动创新.

航空航天和防御

ALSI10MG是航空航天的主力军, 减轻体重和结构完整性至关重要的地方.

它与传统铸造和添加剂制造的兼容性 (是) 启用复杂, 高性能零件:

• 结构支架: 激光粉床融合 (LPBF)-飞机和无人机的印刷支架,
  与加工替代方案相比，具有拓扑优化的设计，可将重量减轻30-40％，同时保持280-320 MPa的拉伸强度 (T6脾气).
• 发动机外壳: 辅助功率单位的重力压铸套管 (apus), 利用合金的耐热性 (最多150°C) 和高湿度环境中的耐腐蚀性.
• 无人机组件: 低压铸旋臂和有效载荷湾, Alsi10mg的位置 2.65 g/cm³密度增强了飞行耐力.

汽车和运输

这 汽车 行业依靠ALSI10MG的高容量生产性和减轻车辆重量的能力 - 提高燃油效率和电动汽车 (ev) 范围:

• 发动机块和传输案例: 高压铸造 (HPDC) 成分, 合金的流动性可以使薄壁 (2–3毫米) 和集成的冷却通道.
  T6热处理提供 280 MPA拉伸强度以承受发动机振动.
• 电动电池外壳: 大型的砂铸造或压铸外壳，可保护电池包免受撞击和腐蚀.
  ALSI10MG的热导率 (160–180 W/m·k) 助力散热, 防止热失控.
• 悬架零件: 投资控制武器和指关节, 结合合金的200-230 MPa屈服强度 (T6) 具有疲劳性 (110–130 MPa在10°周期) 处理道路压力.

主要汽车制造商报告说，从铸铁转换为Alsi10mg时，动力总成组件的重量减轻了15–20％.

电子和热管理

ALSI10MG的热导率和可加工性使其非常适合 电子产品, 散热和紧凑的设计是优先事项:

• 散热器和冷却板: 服务器的铸造或加工零件, LED数组, 和EV充电器,
  使用合金的160-180 W/m·K热导率，将热量从敏感组件转移.
• 设备外壳: LPBF打印的崎ectronics的外壳 (例如。, 工业传感器), 具有消除装配步骤的集成肋骨和端口.
  合金的耐腐蚀性可确保室外环境的耐用性.
• 5G天线支架: 轻的, 高精度铸件零件，以维持跨温度波动的尺寸稳定性 (得益于受控的热膨胀).

医疗和医疗保健

在医疗应用中, ALSI10MG的生物相容性 (正确完成时) AM适应性使患者特定的解决方案:

• 假肢和骨科: 3D打印的假肢和骨科支架, 根据CT扫描数据定制.
  合金的低密度 (2.65 g/cm³) 减轻用户疲劳, 而多孔的表面结构 (通过LPBF实现) 促进组织整合.
• 手术仪器外壳: 投资策划和外壳, 以符合FDA卫生标准的电力完成 (21 CFR 177.1520).
  合金的70–80％的可加工性额定值允许精确拟合内部组件.
• 诊断设备: MRI和X射线机的铸件框架, 非磁性特性 (没有铁磁元素) 振动阻尼增强了成像精度.

工业和工具

ALSI10MG的多功能性扩展到工业机械, 在中等环境中其成本效益和耐用性的地方:

• 泵和阀门组件: 用于水处理和化学加工的砂轮叶轮和外壳, 利用合金在淡水和温和化学物质中的耐腐蚀性.
  T6脾气确保 280 MPA强度承受压力 10 酒吧.
• 注射模具: LPBF打印的模具插入物带有保形冷却通道, 与钢模具相比，将周期时间减少20-30％.
  ALSI10MG的热导率确保塑料零件的均匀冷却.
• 传送带系统: 压铸辊和支架, 合金的耐磨性 (通过硬阳极氧化增强) 低维护需求减少制造设施中的停机时间.

消费品和电子产品

在消费产品中, Alsi10mg平衡美学, 功能, 和成本:

• 电动工具外壳: 用于钻头和锯的高压铸造套管, 具有抗冲击力的设计 (2T6脾气延伸–5％) 和光滑的表面饰面 (RA3.2-6.3μm) 适合绘画或品牌.
• 笔记本电脑和智能手机框架: 3D打印或压铸机箱, 薄壁的地方 (1–2毫米) 轻巧的结构改善了便携性.
  合金的EMI屏蔽特性保护内部电子产品.
• 体育设备: 自行车投资组件 (曲柄, 车把) 和高尔夫俱乐部, 强度与权重的比率 (105–120 MPa/g/cm³在T6脾气下) 提高性能.

11. Alsi10mg铸造合金的优势

• 出色的铸造性: 流入薄壁 (≥1毫米) 和复杂的模具, 将加工需求减少30–50％.
• 热处理性: T6脾气达到280–320 MPa拉伸强度 - 对于大多数结构应用而言足够.
• 轻的: 2.65 g/cm³密度降低了车辆的燃油消耗并提高了航空航天的有效载荷能力.
• 增材制造兼容性: LPBF/DMLS使传统铸造不可能实现几何形状 (例如。, 空洞的, 晶格结构).
• 成本效益: 比高强度合金低的原材料成本 (例如。, 7075) 并减少处理费用与. 锻炼铝.

12. ALSI10MG铸造合金的局限性和挑战

• 高温弱点: 在150°C以上损失30–40％的强度 (例如。, 200 MPA在200°C与. 280 MPA和25°C。), 限制发动机热区.
• 戴阻力: 低于具有较高硅的铸铁或Al-Si合金 (例如。, ALSI12), 需要努力阳极氧.
• 脆弱的风险: 过度衰老 (T7脾气) 或铁含量过多 (>0.6%) 减少伸长率 <1%, 增加断裂风险.
• 热膨胀不匹配: CTE (21–24 µm/m·k) 比钢高2×, 在混合物质组件中引起压力 (例如。, 螺栓钢插入物).
• AM特定问题: LPBF零件可能表现出各向异性强度 (10–15％的构建方向降低) 没有加热后处理.

13. 与其他铝合金进行比较

14. 结论

Alsi10mg用途广泛, 高性能合金，桥接传统的铸造和更高的添加剂制造.

它的可铸性结合, 机械鲁棒性, 和热特性适合各种应用 - 从大规模生产的汽车零件到定制的航空航天组件.

虽然它面临高温和磨损的环境的限制, 适当的热处理和表面涂层进一步扩展了其效用.

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常见问题解答

ALSI10MG可以用于结构航空航天零件吗?

是的. T6 tempered alsi10mg (280–320 MPA拉伸) 符合非关键结构零件的航空航天标准 (例如。, 括号, 住房).

用于高负载组件, 它通常与加固的肋骨或3D打印的晶格结构配对.

ALSI10MG和ALSI12有什么区别?

ALSI12具有较高的硅 (11–13％), 改善薄壁的流动性 (0.5 毫米) 但是降低了力量 (250 MPA T6 vs. 280 MPA用于Alsi10mg).

ALSI10MG提供更好的可加工性和延展性, 使其更通用.

ALSI10MG非常适合加工?

是的. 它的可加解性等级 (70–80％) 高于许多铝合金, 允许快速转动, 铣削, 并使用最小的工具磨损进行钻孔 - 至关重要的耐耐零件 (例如。, 阀座).

Alsi10mg腐蚀?

它在干/淡水环境中具有适度的自然腐蚀性，但海洋/氯化物环境中的腐蚀 (0.1–0.3毫米/年).

阳极氧化或粉末涂料在恶劣条件下延长服务寿命.

适用于3D打印的Alsi10mg?

是的 - LPBF/DML中最常见的铝合金. 它的低熔融范围和良好的焊缝可实现强层融合, 生产 99.9% 具有T6等效强度的密集零件.

可以焊接Alsi10mg吗?

是的, 但是要谨慎. 它使用TIG或MIG方法很好地焊接 4043 杆, 尽管热输入可能会降低热影响区域的强度.