Mire használható a kalcium-szilícium?

Kalcium-szilícium ötvözetfontos ötvözőanyag, főleg szilíciumból és kalciumból áll, általában 30% és 60% közötti szilíciumtartalommal.

A szilícium-kalciumötvözet rendkívül hatékony kompozit funkcionális anyag az acélgyártás területén, számos funkcióval rendelkezik, beleértve az oxidációt, a kéntelenítést és a szemcsefinomítást:

Deoxidációs funkció:

Elő{0}}deoxidánsként vagy végső dezoxidálószerként a hozzáadott mennyiség az acél tömegének 0,3%-0,8%-a. A kalcium (Ca) rendkívül erős affinitást mutat az oxigénhez (reakciómentes energia ΔG₂₀₀₀K=-604 kJ/mol), előnyösen az acél oxigénjével kombinálva CaO-t képez. A szilícium (Si) egyidejűleg SiO2-t képez, és a kettő egy alacsony -olvadáspontú- összetett zárványt (CaO-SiO₂), amelynek sűrűsége sokkal kisebb, mint az acélé (2,6 g/cm³ vs 7,8 g/cm³). Ez a zárvány gyorsan a felszínre úszik, és a salakkal együtt eltávolítható, így az acél oxigéntartalma 80-100 ppm-ről 30-50 ppm-re csökken, így csökkennek a hibák, például a porozitás és a zárványok.

Kénmentesítés:

A kalcium a kénnel reagálva stabil CaS-t képez (olvadáspont 2450 fok), 60%-os-70%-os kéntelenítési arányt érve el, így az olvadt acél kéntartalma 0,03%-ról 0,009%-0,012%-ra csökken. Ez javítja az acél melegrepedésállóságát és feldolgozási teljesítményét, így kiváló minőségű acélok (például csapágyacél és rugóacél) előállítására alkalmas.

Szemcsefinomítás és teljesítményfokozás:

A kalcium elősegíti a karbonitridek képződését olyan elemekből, mint az Nb és a Ti az acélban, finomítva a szemcseméretet (50 μm-ről 20-30 μm-re). Ez 15%-20%-kal növeli az acél szakítószilárdságát és 25%-30%-kal az ütésállóságát, miközben javítja az acél hegeszthetőségét és korrózióállóságát is.

Az öntöttvas és a színesfém ötvözetek öntésében a CaSi-ötvözet kulcsfontosságú oltóanyag és teljesítménymódosító:

Öntöttvas oltás:

Az olvadt vas tömegének 0,2-0,5%-át hozzáadva a szilícium elősegíti a grafitosítási folyamatot, növeli a grafitmagok számát, és a grafit morfológiáját durva pelyhekből finom, egyenletes pelyhekké vagy gömb alakúvá alakítja, megakadályozva a fehérvas képződését. Ez 20%-30%-kal növelheti a szürkeöntvény ütésállóságát és 10%-15%-kal a gömbgrafitos öntöttvas szakítószilárdságát, így alkalmas kulcsöntvényekhez, például autómotorblokkokhoz és szerszámgépágyakhoz.

Nem{0}}vas ötvözet öntés:

0,1%-0,3% szilícium-kalciumötvözet hozzáadása az alumíniumötvözetek előállításához lehetővé teszi, hogy a kalcium semlegesítse a káros elemeket, például a Na-t és a Li-t, javítva a forró repedési hajlamot, míg a szilícium növeli az ötvözet szilárdságát. A magnéziumötvözet gyártása során finomítani tudja a szemcseméretet (100 μm-ről 40-50 μm-re), javítva a magas hőmérsékleti szilárdságot és a hőállóságot, így alkalmassá teszi az űrrepülésben használt könnyű ötvözet alkatrészekhez.

Öntési hiba ellenőrzése:

Az olvadt vas tisztításával és a folyékonyság javításával a zsugorodási üregek és a porozitási hibák csökkennek, ami 10-15%-kal növeli az öntési hozamot és csökkenti a későbbi feldolgozási költségeket.

Különleges acélgyártás:

SiCa-ötvözetek hozzáadása a rozsdamentes acél olvasztásához optimalizálja a króm eloszlását, elkerüli a króm{0}}kimerült zónákat, és 200 óráról több mint 350 órára növeli a sópermettel szembeni korrózióállóságot. A hőálló ötvözetek előállítása során a kalcium és a szilícium szinergetikusan sűrű oxidfilmet képez, ami 50%-kal csökkenti az oxidációs sebességet 1000 fokon, így alkalmas magas hőmérsékletű komponensekhez, például gázturbinák lapátjaihoz.

Elektronikus anyagok:

A nagy-tisztaságú szilícium-kalciumötvözetek (összes szennyeződés legfeljebb 0,1%) felhasználhatók nyersanyagként a félvezető anyagok előállításához. A polikristályos szilíciumot redukciós reakcióval állítják elő, a kalcium- és szilíciumtartalom pontos szabályozásával (Ca nagyobb vagy egyenlő 30%, Si nagyobb vagy egyenlő 60%), hogy megakadályozzák a szennyeződések befolyásolását a szilícium lapkák elektromos tulajdonságaiban, így alkalmas chipgyártási forgatókönyvekre.

A tűzálló anyagok területén:

A kalcium-szilícium ötvözetpor felhasználható tűzálló téglák és öntvények adalékaként, javítva a magas hőmérsékleti stabilitást (az üzemi hőmérséklet elérheti az 1600 fokot is) és az anyagok korrózióállóságát, így alkalmas ipari kemencékhez és magas hőmérsékletű berendezések burkolatához.

Vegyipar:

Redukálószerként vagy katalizátorként szerves szintézisreakciókban (például szilán-előállításban) használják a reakciófolyamat felgyorsítására és a termékhozam javítására; CaSi oltóanyagokat is tud gyártani, amelyek alkalmasak a vegyi berendezésekben a korrózióálló-és kopásálló-öntvények öntési igényeire.

Környezeti előnyök:

A szilícium-kalciumötvözetek használata az acélgyártásban az egyedi deoxidálószerek (például alumínium) helyettesítésére 30–40%-kal csökkentheti az alumíniumfogyasztást, 5–8%-kal csökkentheti az acélra jutó energiafogyasztást, és csökkentheti a CO₂-kibocsátást, összhangban a zöld kohászat trendjével; ráadásul a CaSi ötvözetek költsége csak 1/3-1/2-e az alumíniuménak, egyensúlyban tartva a gazdaságosságot és a környezetbarátságot.

Alkalmazás előnyei:

Funkcionális kompozit (deoxidáció + kéntelenítés + oltás + ötvözés), kiküszöböli a többszörös adalékanyag szükségességét; széleskörű alkalmazhatóság (acélgyártás, öntés, elektronika és egyéb területek); magas költséghatékonyság-, amely egyensúlyban tartja a teljesítményt és a gazdaságosságot.

Kiválasztási alapelvek:

Az acélgyártás deoxidációjához és kéntelenítéséhez válasszon magas{0}}kalciumtartalmú (pl. Ca31Si55) minőséget; öntvényoltáshoz válasszon magas -szilíciumot (pl. Ca28Si60); elektronikai anyagokhoz válasszon magas{10}}tisztasági fokozatot (összes szennyeződés 0,1%-nál kisebb vagy azzal egyenlő); állítsa be a hozzáadott mennyiséget az anyag típusának és a berendezés folyamatának megfelelően, hogy elkerülje a túlzott adagolást, amely kemény és rideg fázisok kialakulásához vezet.