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铝液中气体和夹杂产生的原理及来源

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铝液中气体和夹杂产生的原理及来源

1.原理：

合金在固态时，气体的溶解度很小，随着温度的升高，熔解度缓慢增加，当达到合金的熔点时，熔解度突然急速增加，当合金熔化后再升温，则熔解度增加的更快，这是因为熔解的合金与大气发生非常活跃的化学反应，吸收氢气，同时被氧化并产生氧化物，还消耗熔液中的有效成分，使溶液质量下降，或形成气孔、夹渣等缺陷。

2.铝液中气体和夹杂的来源：
铝合金在一定的炉气中熔炼,在高温状态下与炉气中的N2、O2、H20、CO2等接触,在接触界面上发生相互作用，产生化合、分解、溶解、扩散等过程。各种化学反应如下:
4Al + 30₂ = 2Al₂0₃
2Al+ N₂= 2AIN
2Al+ 3H₂0= Al₂O₃+6[H]
2Al + 3C0₂= Al₂0₃ + 3CO
6Al+ 3CO= Al₂O₃+ Al₄C
Al₄C₃ + 60₂= 2Al₂0₃+ 3CO₂
由以上反应可以看出铝液和各种气体反应可生成氮化铝、碳化铝、氧化铝等。氮化铝、碳化铝还可进一步反应，生成氧化铝。氧化铝化学稳定性高，在铝液中不分解，是铝液中主要的夹杂物。除了以上氧化铝、氮化铝、碳化铝夹杂外，铝熔体中还含有熔炉、浇包的耐火材料块、溶剂及其他夹杂物。
据试验分析，不论是液态铝还是固态铝,其中溶解的气体主要是氢，因而铝合金的“含气量”可以近似地视为“含氢量”。铝合金中的氢气来源主要是炉气中的H2O。实验及生产实践证明，氢溶入铝液的主要途径是由于水蒸气和铝液的反应，从而生成原子态氢，并在其界面上建立起大的氢分压，使氢在金属液中的溶解量迅速而大量地增加。