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铝是地壳(qiao)中(zhong)含量最丰富的金属(shu)(shu)元素，它在地壳(qiao)中(zhong)的含量仅次(ci)于(yu)氧和硅，在金属(shu)(shu)品种中(zhong)第(di)二大类金属(shu)(shu)，仅次(ci)于(yu)钢铁。铝在工(gong)程应用中(zhong)极具竞(jing)争(zheng)力，一般是采用砂型(xing)模或(huo)金属(shu)(shu)模将加热(re)为液态的铝或(huo)铝合(he)金浇入模腔，而得到的各(ge)种形状和尺寸的铝零件(jian)或(huo)铝合(he)金零件(jian)，具体(ti)步骤如(ru)下(xia)：配料→装炉→熔化→搅拌→配合金→转炉→精配合金→铝液精炼→精密过滤→铸造→均质→锯切。

铝(lv)合金产品

其中，低(di)压(ya)(ya)铸造是(shi)铝合金(jin)铸造的主要方式。它是(shi)使液体金(jin)属(shu)在(zai)压(ya)(ya)力(li)作用(yong)下充填型腔，以形成(cheng)铸件的一种(zhong)方法。由于所用(yong)的压(ya)(ya)力(li)较低(di)，所以叫(jiao)做(zuo)低(di)压(ya)(ya)铸造，其优点表(biao)现(xian)在(zai)以下几个方面：

①液体金属充(chong)型比较平稳；

②铸件(jian)成形(xing)性(xing)好，有利于(yu)形(xing)成轮(lun)廓清(qing)晰、表(biao)面光洁(jie)的(de)铸件(jian)，对(dui)于(yu)大型薄壁铸件(jian)的(de)成形(xing)更为有利；

③铸件组织致密，机械性(xing)能高；

④提高了金(jin)属(shu)液的工艺收(shou)得(de)率。

而在低压铸造机上，升液管是非(fei)常关键部件之一(yi)，它(ta)的(de)性能直接影响铸件的(de)质量和生产效率(lv)。使用(yong)时(shi)，升液管安装于低(di)压铸造机上，下端插入合金(jin)熔炼装置内，将700℃左右熔炼好的铝合金溶液从熔炼装置的下部由下而上抽出，用于汽车轮毂、发动机缸盖等零部件的铸造。

铝合金低压铸(zhu)造(zao)机

由于(yu)在(zai)连(lian)续生产中(zhong)，升液管要不(bu)断反复地收到空气压力大小变化的(de)冲(chong)(chong)击和熔液上下流动(dong)的(de)冷热(re)冲(chong)(chong)击，这时的(de)升液管不(bu)能有任何的(de)漏气，在(zai)高温下长期的(de)浸泡和冲(chong)(chong)刷(shua)也不(bu)能使(shi)升液管有明显的(de)浸蚀和剥落。因此为了承受如此(ci)苛(ke)刻条(tiao)件(jian)，升液管必须要具(ju)备良(liang)(liang)(liang)好的抗(kang)铝合(he)金溶液的侵蚀(shi)性(xing)能、良(liang)(liang)(liang)好的抗(kang)热(re)震性(xing)，同时还要具(ju)有良(liang)(liang)(liang)好的气密性(xing)和抗(kang)热(re)冲击疲劳性(xing)。

用(yong)肉(rou)眼就能(neng)feel到铝合金(jin)液的高(gao)温

升液(ye)管材料的性能对比(bi)

目前，铝(lv)合金(jin)(jin)低压铸造用(yong)升液(ye)(ye)管主(zhu)要(yao)分为两种，一(yi)种是由铸铁、不锈钢等(deng)(deng)金(jin)(jin)属(shu)制成的金(jin)(jin)属(shu)升液(ye)(ye)管，另(ling)一(yi)种是由石(shi)墨、钛酸铝(lv)、氮化(hua)硅(gui)(gui)结合碳化(hua)硅(gui)(gui)、氮化(hua)硅(gui)(gui)等(deng)(deng)制成的非金(jin)(jin)属(shu)升液(ye)(ye)管。

金属(shu)升(sheng)液(ye)管(guan)长(zhang)期浸泡在铝(lv)合(he)金溶液(ye)中(zhong)，合(he)金溶液(ye)对其侵蚀严(yan)重，导(dao)致(zhi)铸件污染，影(ying)响产品质量。非金属(shu)升(sheng)液(ye)管(guan)中(zhong)，石墨材(cai)料的(de)(de)抗氧化(hua)性(xing)差(cha)、耐磨性(xing)差(cha)，寿命短(duan)；钛酸(suan)铝(lv)材(cai)质的(de)(de)升(sheng)液(ye)管(guan)强(qiang)度不高，抗热(re)冲击性(xing)不及氮(dan)化(hua)硅结合(he)碳化(hua)硅材(cai)质的(de)(de)；氮(dan)化(hua)硅结合(he)碳化(hua)硅质升(sheng)液(ye)管(guan)强(qiang)度高、抗热(re)震性(xing)好、耐铝(lv)水侵蚀，但气密性(xing)较(jiao)差(cha)。

而氮化(hua)硅(Si₃N₄)陶瓷具(ju)有(you)高强度(du)、高硬度(du)及耐高温等性能，硬度(du)可达HRA91~93；热硬性好，能承受1300~1400℃的高温；与碳和金属元素化学反应较小导致其摩擦系数较低；具有自润滑性，因此耐磨损；抗腐蚀能力较强，除了氢氟酸以外，它不与其它无机酸发生反应，高温时还具有抗氧化能力；它还具有良好的抗热震性，在空气中急剧冷却再急剧加热也不会碎裂；氮化硅陶瓷高温蠕变小，在高温和固定负载的作用下，所产生的缓慢塑性形变很小。

各种氮化硅陶瓷(ci)产品

此外，Si₃N₄陶(tao)瓷还(hai)具有高比强、高比模、高热导(dao)率、优良的(de)(de)(de)电(dian)学性能等优点(dian)，因此在(zai)高温、高速、强腐蚀介质(zhi)等极(ji)限环境下(xia)具有特殊的(de)(de)(de)应(ying)用价值，被誉(yu)为(wei)是结构陶(tao)瓷家族中(zhong)综合性能最为(wei)优良的(de)(de)(de)一类(lei)，理所当然的(de)(de)(de)也(ye)成为(wei)了制(zhi)备(bei)升液管的理想(xiang)材料。

氮化硅升液管(guan)的优势

氮(dan)化(hua)硅升液管的优势很明显，基本(ben)(ben)都继(ji)承(cheng)于氮(dan)化(hua)硅本(ben)(ben)身的性能，如：

①耐(nai)高温、耐(nai)腐蚀(shi)、与铝熔液等有色金(jin)属熔液不浸润；

②热膨(peng)胀系数(shu)低，优异(yi)的导热性(xing)；

③抗热(re)震稳定性优(you)异(yi)，热(re)冲击性强，不炸(zha)裂(lie)；

④抗氧化，使(shi)用寿(shou)命长。

氮化硅升液(ye)管(guan)

不过也有人认为(wei)氮(dan)化(hua)硅(gui)的(de)(de)成本偏高(gao)阻碍了它在升液管上的(de)(de)应(ying)用。成本高(gao)主要分(fen)为(wei)三(san)部分(fen)，一是(shi)原(yuan)材料成本相对较高(gao)，尤其是(shi)高(gao)纯的(de)(de)氮(dan)化(hua)硅(gui)粉(fen)体，往往占制品价(jia)格的(de)(de)25%-50%，甚至更高；二是生产工艺较复杂，由于Si₃N₄是以(yi)共价键(jian)为主(zhu)的化合物，键(jian)强大，键(jian)的方(fang)向(xiang)性(xing)强，结(jie)构中缺(que)陷的形(xing)成和迁移需要(yao)的能量大，难以(yi)烧结(jie)，同时由于Si₃N₄本(ben)身结构(gou)不(bu)够致密，因(yin)此为提高性(xing)能需要添加少量氧化物烧结助剂，通(tong)过液(ye)相烧结使其致密化；三是难(nan)加工，由于材(cai)(cai)料本(ben)身硬(ying)度高，导致陶(tao)瓷材(cai)(cai)料只能采用磨加工的方式，加工效率低，也会导致成(cheng)本(ben)的增加。

但(dan)升液(ye)管该(gai)不该(gai)用(yong)(yong)(yong)氮(dan)化(hua)硅(gui)这事得综合(he)来(lai)看，考虑到氮(dan)化(hua)硅(gui)本(ben)身的(de)优(you)秀性能，使用(yong)(yong)(yong)以它(ta)为原料制备的(de)升液(ye)管在提高(gao)铸件质量(liang)的(de)同时，还能够(gou)显著降低低压铸造的(de)运行成本(ben)。从行业数据来(lai)看，氮(dan)化(hua)硅(gui)升液(ye)管的(de)使用(yong)(yong)(yong)寿命是传统升液(ye)的(de)5-20倍，因此(ci)可以大大减少升液管的更换次数，充分保证了生产的连续化和(he)自动化，非常适用(yong)于(yu)炼(lian)铝行(xing)(xing)业(ye)，有色冶炼(lian)行(xing)(xing)业(ye)等。

总而言之，所谓好钢用(yong)在刀(dao)刃上(shang)，氮化(hua)硅对(dui)于(yu)升液管正是如此，氮化(hua)硅升液管绝对(dui)有实力(li)成为(wei)铝合金铸(zhu)造业的一(yi)把好刀(dao)，非(fei)常值得(de)投入！

 

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