AlSi50 Pulver

AlSi50 ist ein Aluminium-Silizium-Legierungspulver mit 50 % Silizium und einem Rest Aluminium. Es bietet eine außergewöhnliche Kombination von Eigenschaften wie geringe Dichte, hohe Fließfähigkeit, geringe Wärmeausdehnung, hohe spezifische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

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AlSi50 ist ein Aluminium-Silizium-Legierungspulver mit 50 % Silizium und einem Rest Aluminium. Es bietet eine außergewöhnliche Kombination von Eigenschaften wie geringe Dichte, hohe Fließfähigkeit, geringe Wärmeausdehnung, hohe spezifische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

AlSi50 Pulver-Zusammensetzung

Die typische Zusammensetzung von AlSi50-Legierungspulver ist:

Element Zusammensetzung
Aluminum (Al) Bilanz
Silizium (Si) 48-52%
  • Aluminium bildet die Matrix und sorgt für Duktilität, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
  • Silizium erhöht die Härte, die Fließfähigkeit und verringert den Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Der hohe Siliziumanteil von 50 % führt zu einer eutektischen Zusammensetzung mit dem niedrigstmöglichen Schmelzpunkt und einer hervorragenden Gießbarkeit. Eine strenge Kontrolle des Verhältnisses von Al zu Si ist entscheidend.

Eigenschaften von AlSi50-Pulver

AlSi50-Pulver verfügt über eine einzigartige Mischung von Eigenschaften, die es für Hochleistungsanwendungen geeignet macht:

Eigentum Wert
Dichte 2.55 g/cm3
Schmelzpunkt 577°C
Zugfestigkeit (Ultimate Tensile Strength) 200-300 MPa
Dehnung <1%
Härte 100-120 HB
Wärmeleitfähigkeit 50-90 W/m-K
CTE 12-15 x 10-6/°C
Elastizitätsmodul 80-90 GPa
Korrosionsbeständigkeit Ausgezeichnet
  • Geringe Dichte – bis zu 40 % geringer als bei Titanlegierungen und Stählen.
  • Hohe Fließfähigkeit in der Schmelze – Ermöglicht hervorragende Gießbarkeit und Formfüllung.
  • Hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis – Spezifische Festigkeit vergleichbar mit der von Titanlegierungen.
  • Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient – Die Abmessungen bleiben über einen großen Temperaturbereich stabil.
  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit – Eine schützende Oxidschicht verhindert Korrosion in den meisten Umgebungen.
  • Gute Wärmeleitfähigkeit – Doppelt so hoch wie bei Titanlegierungen, was eine effiziente Wärmeableitung ermöglicht.

Aufgrund dieses einzigartigen Eigenschaftsprofils eignet sich AlSi50 für Anwendungen, bei denen es auf geringe Masse, Präzision, Stabilität und Festigkeit ankommt.

Anwendungen von AlSi50-Pulver

Die Haupteigenschaften von AlSi50-Pulver machen es ideal für:

Anwendungen Vorteile
Komponenten für die Automobilindustrie Geringe Dichte und ausgezeichnete Gießbarkeit.
Teile für die Luft- und Raumfahrt Hohe spezifische Festigkeit, stabile Abmessungen.
Elektronische Substrate Wärmemanagement, CTE-Anpassung mit Keramik.
Spiegel-Rohlinge Geringe Dichte, Bearbeitbarkeit, Stabilität.
Medizinische Implantate Biokompatibel, ungiftig, korrosionsbeständig.
  • Luft- und Raumfahrt – Ideal für Präzisionsbauteile in der Luft- und Raumfahrt, wie z. B. Aktuatoren und Turboladerräder, die ein optimales Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht erfordern.
  • Elektronik – Substrate für Leiterplatten, IC-Gehäuse zur Bewältigung thermischer Belastungen bei gleichzeitiger Anpassung an das Ausdehnungsverhalten von Keramik.
  • Optik – Spiegelrohlinge, Teleskope profitieren von hoher Dimensionsstabilität und Bearbeitbarkeit.
  • Medizintechnik – Ausgezeichnete Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit für Implantate wie orthopädische Geräte.

AlSi50 bietet maximale Leistung, wenn geringe Dichte, Präzision und Festigkeit entscheidend sind.

Spezifikationen für AlSi50-Pulver

AlSi50-Pulver ist in verschiedenen Größenfraktionen, Formen und Reinheitsgraden erhältlich:

Parameter Optionen
Partikelgröße 10 – 150 Mikrometer
Partikelform Unregelmäßig, kugelförmig
Scheinbare Dichte Bis zu 2,7 g/cm³
Durchflussmenge Bis zu 25 s/50g
Reinheit Bis zu 99,7%
Legierungsvarianten AlSi40, AlSi30
  • Kleinere Partikel fördern eine höhere Sinterdichte, während große Partikel die Fließfähigkeit verbessern.
  • Die kugelförmige Morphologie verbessert den Pulverfluss im Vergleich zu unregelmäßigen Partikeln.
  • Eine höhere Schüttdichte erhöht die effektive Belastung bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen.
  • Schnellere Fließgeschwindigkeiten erleichtern die Handhabung und Verarbeitung des Pulvers.
  • Hochreine Sorten minimieren Verunreinigungsprobleme.
  • Aluminium-Silizium-Legierungen mit 30-40% Silizium sind ebenfalls erhältlich.

Die Pulvereigenschaften können auf der Grundlage spezifischer Anwendungsanforderungen und Verarbeitungsmethoden angepasst werden.

Verfestigungsmethoden für AlSi50-Pulver

AlSi50-Pulver kann mit Techniken wie diesen zu Bauteilen voller Dichte verarbeitet werden:

Methode Einzelheiten
Additive Fertigung Ausgezeichnete geometrische Freiheit für komplexe Formen.
Metall-Spritzgießen Hohe Präzision bei der Netzformung.
Pressen und Sintern Kostengünstig für einfachere Formen mit größerem Volumen.
Gießen Hervorragende Fließfähigkeit und Formfüllverhalten.
Extrusion Für Profile, Stangen und Rohre.
  • Das Pressen und anschließende Flüssigphasensintern wird häufig verwendet, erfordert jedoch eine sekundäre Bearbeitung.
  • Feinguss bietet eine höhere Produktivität bei einfacheren Geometrien.
  • Strangpressen eignet sich für die kontinuierliche Herstellung von Stangen, Stäben und Rohren.

Die Konsolidierungsmethode hat einen großen Einfluss auf die endgültigen Eigenschaften, das Mikrogefüge und die Wirtschaftlichkeit.

Wärmebehandlung von AlSi50-Teilen

Die folgenden Wärmebehandlungen können zur Veränderung der Eigenschaften von AlSi50 eingesetzt werden:

Wärmebehandlung Einzelheiten Zweck
Wärmebehandlung der Lösung 500-550°C, Abschrecken Lösliche Phasen auflösen
Künstliche Alterung 150-180°C, 5-10 Stunden Aushärtung durch Niederschlag
Stressabbau 250°C, 2 Stunden Eigenspannungen beseitigen
  • Durch die anschließende Alterung wird das Silizium in Form von feinen Dispersionen wieder ausgefällt und verfestigt sich dadurch.
  • Das Spannungsarmglühen bei niedrigen Temperaturen trägt zum Abbau von Restspannungen aus früheren Formgebungsschritten bei.

Durch eine geeignete Wärmebehandlung lassen sich Festigkeit, Härte und Duktilität an die jeweiligen Anwendungsanforderungen anpassen.

Vergleich von AlSi50-Pulver mit alternativen Produkten

Hier sehen Sie, wie AlSi50 im Vergleich zu anderen eutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen abschneidet:

Legierung AlSi50 AlSi40 AlSi30
Flüssigkeit Höchste Hoch Mittel
Gießbarkeit Ausgezeichnet Sehr gut Gut
Härte Hoch Mittel Niedrig
Stärke Hoch Mittel Niedrig
Wärmeleitfähigkeit Medium Hoch Höchste
CTE Niedrig Mittel Hoch
Kosten Hoch Mittel Niedrig
  • AlSi40 bietet die beste Allround-Kombination aus Fließfähigkeit, Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit.
  • AlSi30 bietet die höchste Wärmeleitfähigkeit, aber die geringste Festigkeit und Fließfähigkeit.
  • AlSi50 hat die höchste Fließfähigkeit, Härte und Festigkeit, aber eine geringere Wärmeleitfähigkeit.

AlSi50 wird bevorzugt, wenn maximale Gießbarkeit, Dimensionsstabilität und hohe spezifische Festigkeit entscheidend sind.

AlSi50-Pulver Hersteller

Als Speziallegierungspulver wird AlSi50 weltweit von einer Reihe von Anbietern hergestellt:

Hersteller Land
Binder Metals Deutschland
CNPC Powder China
Sandvik Osprey UK
Rio Tinto Metal Powders Kanada
Valimet Inc USA
ASK Chemicals USA

Seriöse Hersteller führen strenge Qualitätskontrollen durch und halten sich an internationale Normen für Zusammensetzung, Partikelgrößenverteilung, Schüttdichte und Verunreinigungsgrad.

Preise für AlSi50-Pulver

Als hochentwickeltes Speziallegierungspulver erzielt AlSi50 einen höheren Preis als einfache Aluminiumsorten:

Pulversorte Partikelgröße Preis ($/kg)
Zum Drücken Unter 150 μm $15-25
Für die Sinterung 45-150 μm $18-30
Für AM 15-45 μm $30-50
Hohe Reinheit Bis zu 10 μm $40-75
  • Feinere Fraktionen für AM und Sinterung sind teurer als grobes Pulver zum Pressen.
  • Kleine Chargengrößen unter 100 kg ziehen höhere Preise nach sich.
  • Hochreine Qualitäten mit geringerem Sauerstoff- und Stickstoffgehalt sind 50-100 % teurer.
  • Die Senkung des Siliziumgehalts auf AlSi40 senkt die Kosten um etwa 20 %.

Mengenrabatte, längerfristige Verträge und einfachere Partikelspezifikationen tragen zur Kostensenkung bei.

Gesundheits- und Sicherheitshinweise für AlSi50-Pulver

Wie jedes Metallpulver muss auch AlSi50-Pulver sicher gehandhabt werden:

Gefährdung Vorsichtsmaßnahmen PPE
Haut-/Augenkontakt Direkten Kontakt vermeiden. Bei Kontakt abspülen. Handschuhe, Schutzbrille
Einatmen Das Einatmen von Staub vermeiden. Für Belüftung sorgen. Atemschutzmaske
Verschlucken Vermeiden Sie die Übertragung von Hand zu Mund. Hände waschen.
Feuer Verwenden Sie Sand. Verwenden Sie kein Wasser. Schutzausrüstung
  • Bei der Handhabung von Pulver Handschuhe, Schutzbrille und Mundschutz tragen.
  • Vermeiden Sie Hautkontakt. Nach Exposition waschen.
  • An einem kühlen, trockenen Ort, entfernt von Funken und Flammen lagern.
  • Für ausreichende Belüftung und Staubabsaugung sorgen.
  • Vollständige Richtlinien sind dem SDS und den örtlichen Vorschriften zu entnehmen.

Mit den richtigen Vorsichtsmaßnahmen und PSA kann AlSi50-Pulver sicher gehandhabt werden.

Inspektion und Prüfung von AlSi50-Pulver

Um sicherzustellen, dass die Qualitätsanforderungen erfüllt werden, sollte AlSi50-Pulver geprüft werden:

Parameter Methode Spezifikation
Chemische Zusammensetzung OES, XRF, Nasschemie Konformität mit dem Al- und Si-Gehalt
Partikelgrößenverteilung Laserbeugung, Siebung D10, D50, D90 in Reichweite
Morphologie des Pulvers SEM-Bildgebung Form und Fließeigenschaften
Apparent density Hall-Durchflussmesser-Test Angegebene Mindestdichte
Flow rate Hall-Durchflussmesser-Test Maximale Sekunden für 50g Durchfluss
Impurity levels ICP- oder LECO-Analyse Niedriger Sauerstoff- und Feuchtigkeitsgehalt

Die Tests sollten in regelmäßigen Abständen gemäß den ASTM-Normen durchgeführt werden, um eine gleichbleibende Produktionsqualität und Leistung in der Endanwendung zu gewährleisten.

FAQs

Q. Wofür wird AlSi50 verwendet?

A. AlSi50 ist ideal für Anwendungen wie Automobilkomponenten, Teile für die Luft- und Raumfahrt und elektronische Substrate, bei denen geringe Masse, Dimensionsstabilität und hohe Fließfähigkeit entscheidend sind.

Q. Ist für AlSi50 eine Wärmebehandlung erforderlich?

A. Eine optionale Wärmebehandlung einschließlich Lösungsglühen und Alterung kann durchgeführt werden, um die Festigkeit durch Ausscheidung von Siliziumpartikeln im Gefüge zu erhöhen.

Q. Mit welchen Methoden kann AlSi50-Pulver verfestigt werden?

A. AlSi50-Pulver kann durch Metall-Spritzgießen, Gießen, additive Fertigung mittels SLM/EBM, Extrusion und Sintern zu voller Dichte verfestigt werden.

Q. Ist AlSi50 leicht schweißbar?

A. AlSi50 ist aufgrund des hohen Siliziumgehalts relativ schlecht schweißbar. Für das Schweißen dieser Legierung sind spezielle Schweißzusatzwerkstoffe und -techniken erforderlich.

Q. Ist AlSi50-Pulver sicher in der Handhabung?

A. Wie bei jedem feinen Metallpulver müssen beim Umgang mit AlSi50-Pulver die üblichen Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, um Gesundheits- und Sicherheitsrisiken zu minimieren.

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