Hvad er brugen af ​​calciumsilicium?

Calcium silicium legeringer et vigtigt legeringsmateriale, hovedsageligt sammensat af silicium og calcium, normalt med et siliciumindhold mellem 30% og 60%.

Silicium-calciumlegering er et meget effektivt komposit-funktionelt materiale inden for stålfremstilling, som har flere funktioner, herunder deoxidation, afsvovling og kornforfining:

Deoxidationsfunktion:

Som præ-deoxidationsmiddel eller endelig deoxidator er tilsætningsmængden 0,3 %-0,8 % af stålmassen. Calcium (Ca) har en ekstremt stærk affinitet for oxygen (reaktionsfri energi ΔG₂₀₀₀K=-604kJ/mol), idet det fortrinsvis kombineres med oxygen i stålet for at danne CaO. Silicium (Si) danner samtidigt SiO₂, og de to danner en lav-smeltepunkt-kompositinklusion (CaO-SiO₂) med en massefylde, der er meget lavere end stålets (2,6g/cm³ mod 7,8g/cm³). Denne indeslutning flyder hurtigt til overfladen og fjernes sammen med slaggen, hvilket reducerer iltindholdet i stålet fra 80-100 ppm til 30-50 ppm, hvilket reducerer defekter såsom porøsitet og indeslutninger.

Afsvovling:

Calcium reagerer med svovl for at danne stabilt CaS (smeltepunkt 2450 grader), hvilket opnår en afsvovlingshastighed på 60%-70%, hvilket reducerer svovlindholdet i smeltet stål fra 0,03% til 0,009%-0,012%. Dette forbedrer stålets modstandsdygtighed over for varme revner og forarbejdningsydelse, hvilket gør det velegnet til fremstilling af højkvalitetsstål (såsom lejestål og fjederstål).

Kornforfining og præstationsforbedring:

Calcium fremmer dannelsen af ​​carbonitrider fra elementer som Nb og Ti i stål, hvilket forfiner kornstørrelsen (fra 50μm til 20-30μm). Dette øger stålets trækstyrke med 15%-20% og slagstyrken med 25%-30%, samtidig med at stålets svejsbarhed og korrosionsbestandighed forbedres.

I støbejern og ikke--jernlegeringer er CaSi-legering et vigtigt podemiddel og ydelsesmodificerende middel:

Inokulation af støbejern:

Ved at tilføje 0,2%-0,5% af den smeltede jernmasse fremmer silicium grafitiseringsprocessen, øger antallet af grafitkerner og transformerer grafitmorfologien fra grove flager til fine, ensartede flager eller sfæriske former, hvilket forhindrer dannelsen af ​​hvidt jern. Dette kan øge slagstyrken af ​​gråt støbejern med 20%-30% og trækstyrken af ​​duktilt jern med 10%-15%, hvilket gør det velegnet til nøglestøbegods såsom motorblokke til biler og værktøjsmaskiner.

Ikke-jernholdig legeringsstøbning:

Tilsætning af 0,1 %-0,3 % silicium-calciumlegering i aluminiumslegeringsproduktionen gør det muligt for calcium at neutralisere skadelige elementer som Na og Li, hvilket forbedrer tendensen til varmerevner, mens silicium forbedrer legeringsstyrken. I magnesiumlegeringsproduktion kan den forfine kornstørrelsen (fra 100μm til 40-50μm), hvilket forbedrer højtemperaturstyrke og varmebestandighed, hvilket gør den velegnet til letvægtslegeringskomponenter, der bruges i rumfart.

Kontrol af støbedefekter:

Ved at rense smeltet jern og forbedre fluiditeten reduceres krympningshulrum og porøsitetsdefekter, hvilket øger støbeudbyttet med 10%-15% og sænker efterfølgende forarbejdningsomkostninger.

Speciel stålproduktion:

Tilføjelse af SiCa-legeringer til smeltning af rustfrit stål optimerer chromfordelingen, undgår chrom-udtømte zoner og forlænger salttågekorrosionsbestandigheden fra 200 timer til over 350 timer. I produktionen af ​​varme-legeringer danner calcium og silicium synergistisk en tæt oxidfilm, hvilket reducerer oxidationshastigheden ved 1000 grader med 50 %, hvilket gør den velegnet til høj-temperaturkomponenter såsom gasturbinevinger.

Elektroniske materialer:

Høj-ren siliciumcalciumlegeringer (samlede urenheder Mindre end eller lig med 0,1%) kan bruges som råmaterialer til fremstilling af halvledermaterialer. Polykrystallinsk silicium fremstilles gennem en reduktionsreaktion med præcis kontrol af indholdet af calcium og silicium (Ca større end eller lig med 30%, Si større end eller lig med 60%) for at forhindre urenheder i at påvirke de elektriske egenskaber af siliciumwafers, hvilket gør det velegnet til chipfremstillingsscenarier.

Inden for ildfaste materialer:

Calcium Siliciumlegeringspulver kan bruges som et tilsætningsstof i ildfaste mursten og støbegods, hvilket forbedrer den høje-temperaturstabilitet (driftstemperaturen kan nå over 1600 grader) og korrosionsbestandigheden af ​​materialerne, hvilket gør det velegnet til industrielle ovne og høj-temperaturudstyrsforinger.

Kemisk industri:

Som et reduktionsmiddel eller katalysator bruges det i organiske syntesereaktioner (såsom silanfremstilling) for at accelerere reaktionsprocessen og forbedre produktudbyttet; det kan også producere CaSi-podemidler, der er velegnede til støbebehovene for korrosions--og slidbestandigt-støbegods i kemisk udstyr.

Miljømæssige fordele:

Brug af silicium-calciumlegeringer til at erstatte enkelte deoxidationsmidler (såsom aluminium) i stålfremstilling kan reducere aluminiumforbruget med 30%-40%, reducere energiforbruget pr. ton stål med 5%-8% og reducere CO₂-emissioner, i overensstemmelse med trenden med grøn metallurgi; desuden er prisen på CaSi-legeringer kun 1/3-1/2 af aluminiumsomkostningerne, hvilket balancerer økonomisk effektivitet og miljøvenlighed.

Applikationsfordele:

Funktionel komposit (deoxidation + afsvovling + podning + legering), hvilket eliminerer behovet for flere additiver; bred anvendelighed (stålfremstilling, støbning, elektronik og andre områder); høj omkostningseffektivitet-, balancerer ydeevne og økonomi.

Udvælgelsesprincipper:

Til stålfremstillingsdeoxidation og afsvovling skal du vælge høje-calciumkvaliteter (f.eks. Ca31Si55); til støbepodning skal du vælge høje-siliciumkvaliteter (f.eks. Ca28Si60); for elektroniske materialer skal du vælge høje{10}renhedsgrader (samlede urenheder Mindre end eller lig med 0,1 %); juster tilsætningsmængden i henhold til materialetype og udstyrsproces for at undgå overdreven tilsætning, der fører til dannelsen af ​​hårde og skøre faser.