一、基本概念與成分

1. 定義

• 三者均指以鋁（Al）和硅（Si）為主要成分的合金粉末，屬于 Al-Si 系合金，因成分比例和應(yīng)用場景不同衍生出不同名稱，本質(zhì)上是同一類材料的不同表述。

2. 典型化學(xué)成分

• 常規(guī)比例：Si 含量通常在 5%~35% 之間，常見型號如：

• Al-12Si（硅含量約 12%）：熔點(diǎn)低（約 577℃），流動(dòng)性好，是常用的釬焊和鑄造合金粉。

• 高硅鋁合金（Si 含量≥20%）：如 Al-20Si、Al-35Si，具有低膨脹系數(shù)和高耐磨性。

• 其他元素：部分型號添加鎂（Mg）、銅（Cu）、鐵（Fe）等，用于調(diào)整強(qiáng)度、耐蝕性或加工性。

二、物理化學(xué)特性

1. 熔點(diǎn)與熱性能

• 隨 Si 含量增加，熔點(diǎn)從純鋁的 660℃逐步降低至共晶點(diǎn)（Al-12.6Si，熔點(diǎn) 577℃），超過共晶點(diǎn)后熔點(diǎn)略有上升。

• 熱膨脹系數(shù)：Si 含量越高，熱膨脹系數(shù)越低（如 Al-35Si 的熱膨脹系數(shù)接近硅，適用于電子封裝）。

2. 力學(xué)性能

• 強(qiáng)度與硬度：Si 作為硬質(zhì)相，可顯著提高合金強(qiáng)度和耐磨性（如 Al-20Si 的抗拉強(qiáng)度可達(dá) 200~300 MPa）。

• 塑性：高硅含量時(shí)塑性下降，需通過熱處理（如變質(zhì)處理）改善。

3. 其他特性

• 耐蝕性：優(yōu)于純鋁，在潮濕環(huán)境中表現(xiàn)穩(wěn)定，但含雜質(zhì)（如 Fe）時(shí)耐蝕性下降。

• 導(dǎo)電性：隨 Si 含量增加，導(dǎo)電性降低（純鋁電導(dǎo)率約 62% IACS，Al-12Si 約 30% IACS）。

三、制備工藝

1. 霧化法（主流工藝）

• 氣霧化：熔融金屬液被高壓氣體（如氮?dú)狻鍤猓╈F化成細(xì)小液滴，冷卻后形成球形粉末，粒度可控（10~100μm），適用于 3D 打印、熱噴涂。

• 水霧化：以高壓水為霧化介質(zhì)，粉末粒徑較粗（50~200μm），成本低，適用于鑄造、釬焊填料。

2. 機(jī)械合金化法

• 通過球磨使 Al 和 Si 粉末發(fā)生固態(tài)擴(kuò)散反應(yīng)，可制備納米級復(fù)合粉末，用于復(fù)合材料。

3. 電解法 / 還原法

• 較少見，主要用于高純度或特殊形貌（如片狀）粉末制備。

四、分類與應(yīng)用場景

1. 按 Si 含量分類及應(yīng)用

• 低硅鋁合金粉（Si≤12%）

• 釬焊材料：作為鋁釬焊粉（如前文所述），用于鋁合金焊接（熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好）。

• 鑄造行業(yè)：壓鑄鋁合金（如 ADC12，對應(yīng) Al-12Si-Cu 系），用于汽車零件（發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、輪轂）。

• 典型：Al-12Si

• 應(yīng)用：

• 中高硅鋁合金粉（12%<Si≤35%）

• 電子封裝：低膨脹系數(shù)，用于制造芯片載體、散熱基板（與硅芯片熱膨脹匹配）。

• 耐磨材料：活塞、氣缸套（Si 顆粒作為耐磨相）。

• 3D 打印：高硅鋁合金粉（如 Al-20Si）通過 SLM 技術(shù)制造高強(qiáng)度、耐高溫零件（航空航天結(jié)構(gòu)件）。

• 典型：Al-20Si、Al-35Si

• 應(yīng)用：

2. 按應(yīng)用形態(tài)分類

• 球形粉：氣霧化制備，用于 3D 打印、熱噴涂（如超音速火焰噴涂，形成耐磨涂層）。

• 不規(guī)則粉：水霧化或機(jī)械破碎制備，用于鑄造、粉末冶金（如壓制燒結(jié)成零件）。

• 片狀粉：機(jī)械研磨制備，用于防腐涂料（形成致密氧化膜）、電磁屏蔽材料。