高矽鋁合金是由矽和鋁組成的二元合金，是一種主要用於航天航空、空間技術和攜帶型電子器件的合金材料。
基本介紹
- 中文名：矽鋁合金
- 外文名：Al-Si
- 特點：低熱膨脹係數
- 類別：高性能
- 主要成分：矽、鋁
- 密度：2.4-2.7g/cm3
材料介紹,生產工藝,分類,套用,
材料介紹
高矽鋁合金是由矽和鋁組成的二元合金，是一種金屬基熱管理材料。高矽鋁合金材料能夠保持矽和鋁各自的優異性能，並且矽、鋁的含量相當豐富，矽粉的製備技術成熟，成本低廉，同時這種材料對環境沒有污染，對人體無害。高矽鋁合金密度在2.4~2.7 g/cm3 之間，熱膨脹係數(CTE)在 7-20ppm/℃之間，提高矽含量可使合金材料的密度及熱膨脹係數顯著降低。同 時，高矽鋁合金還具有熱導性能好，比強度和剛度較高，與金、銀、銅、鎳的鍍覆性能好，與基材可焊，易於精密機加工等優越性能，是一種套用前景廣闊的電子封裝材料， 特別是在航天航空、空間技術和攜帶型電子器件等高技術領域。
高矽鋁合金複合材料製備方法主要有以下幾種：1)熔煉鑄造；2)浸滲法；3)粉末冶金；4）真空熱壓法；5)急速冷卻/噴射沉積法。
生產工藝
1）熔煉鑄造法
熔煉鑄造法設備簡單、成本低及可實現大批量工業化生產，是合金材料最廣泛的製備方法。利用常規鑄造的高矽鋁合金，Si的分布極不均勻，加工時易產生裂紋，材料存在嚴重的成分偏析，晶粒粗大，力學性能差等局限性，難以進行機械加工等後續處理。隨著合金中矽含量的提高，問題更為突出，所以常規鑄造很難製備高矽鋁合金材料。
2）浸滲法
浸滲法分為壓力浸滲法和無壓浸滲法。壓力浸滲法是通過機械加壓或壓縮氣體加壓，使得基體金屬熔體浸入增強體間隙，可以解決增強材料和金屬液不潤濕而浸滲不完全等問題，但由於加壓系統相對複雜，故限制其套用發展
3）粉末冶金
粉末冶金法的主要工藝是使一定比例的鋁粉和矽粉以及粘合劑均勻分散，通過乾壓、注射等方法使粉末混合成型，最後在保護氣氛下燒結形成較為緻密的材料。該法解決了矽顆粒與鋁基體潤濕性不好，矽顆粒難以加入熔體的問題，並且材料可以一次成形，少切削加工，克服了金屬基複合材料難以加工的缺點。但是這種方法工藝複雜，難以進行精確控制，壓型不緻密，成本高。
4）真空熱壓法
真空熱壓法是指加壓成型和加壓燒結同時進行的一種燒結工藝， 其優點是： ①粉末容易塑性流動和緻密化； ②燒結溫度和燒結時間短； ③緻密度高。一般工藝為：在真空條件下， 將粉末裝在模腔內， 在加壓的同時使粉末加熱， 經過較短時間的加壓形成緻密均勻的材料。但是由於自身工序複雜，可操作性差，限制了該技術在高矽鋁合金製備中的套用。
5）急速冷卻/噴射沉積
急速冷卻/噴射沉積技術是為了克服工序複雜，氧化嚴重等問題，與粉末冶金等技術相抗衡而發展起來的一種快速凝固技術。由於這種工藝具有其它工藝無法比擬的優勢，近年來發展迅速。急速冷卻/噴射沉積具有以下優點：1)無巨觀偏析；2)細小而均勻的等軸晶顯微組織；3)細小的初生沉澱相；4)氧含量低；5)熱加工性能得到改善。
分類
工業上很重要的矽鋁合金可分為四類：
（1） 亞共晶矽鋁合金其中含有 9%～12%的矽。
（2）共晶矽鋁合金含 11%～13%的矽。
（3）過共晶矽鋁合金矽含量在 12%以上，主要是在 15%～20%範圍。
（4）矽含量在22%以上的，被稱作高矽鋁合金，其中以25%-70%為主，國際上矽含量最高可達80%。
套用
高矽鋁合金在電子封裝的套用
1）大功率積體電路封裝：高矽鋁合金提供有效的散熱；
2）載波器：可作為局部散熱件，使元器件更緊密的排列；
3）光學框架：高矽鋁合金提供低熱膨脹係數，高剛度和可加工性；
4）熱沉件：高矽鋁合金提供有效的散熱和和結構支撐。
高矽鋁合金在汽車配件套用
高矽鋁合金材料（含矽量20%-35%）具有優越的摩擦學性能，可作為先進的輕質耐磨材料，在各類交通運輸工具以及各類動力機械、工具機、特殊緊固件以及工具中得到了廣泛的套用。
