一种配制不同含氢量铝合金熔体装置研制

氢是唯一大量溶于铝熔体的有害气体,极易使铸件产生气孔等缺陷。为提高铝合金铸件的质量,铝熔体的除气和炉前检测是必不可少的。在评价除气效果或测氢精度时,需提供全量程内不同氢含量铝熔体作为样本。基于此,研制出用于配置不同含氢量的铝合金熔体装置,介绍了装置的原理、组成及不同含氢量铝熔体的配制试验结果。     

超声频率对铝熔体除气影响的试验研究

在不同温度区间下向99.7%的工业纯铝和7050铝合金熔体中施加频率分别为15kHz和20kHz的相同功率超声波,利用 HYSCANⅡ测氢仪测量每次试验后熔体中的氢含量,进而探讨频率对铝熔体超声除气的影响规律及其作用机制。试验表明,超声作用能显著降低铸锭中的氢含量;熔体氢含量随着温度的升高而增大;熔体温度在660～720℃之间时,温度越低,除气效果越好,但是温度对除气效率影响不大;在相同功率和温度下,频率为15kHz的超声除气效率和除气效果都明显好于20kHz的。超声空化效应对产生大量的空化泡起着关键作用,超声频率对空化泡的长大以及熔体中氢的扩散具有重要作用。     

铝合金真空除气过程的热力学可能和动力学限制

铝真空除气的可能性熔解在铝中的主要气体是氢,在一定的温度下熔体中氢的平衡浓度与气体相中的蒸气压的平方根成正比,即决定于西维尔氏规律。在生产实际中的熔融铝中溶解的氢,就氢—铝系统来说在热力学上是不稳定的,并且应发生分解(图1),因为它们存在于熔体中,氢的压力必须比大气中氢的压力大4个数量级。在这样条件下,不必采取任何除气手段和方法,熔体除气应自然进行到氢含量小至0.01毫升/100克的程度。但是,实际上达不到这种程度。原因在于熔炼与铸造实际条件不仅与二元系统,而且与更复杂的多元系统——熔体—     

铝熔体中夹杂物与氢相互关系的分子动力学模拟探索

运用分子动力学模拟方法对铝熔体中夹杂物与氢气关系进行研究,从径向分布函数、均方位移、配位数等方面分析Al_2O_3对铝熔体中氢扩散行为的影响。模拟结果表明,Al_2O_3夹杂物会破坏铝熔体中铝原子的有序排列,形成空位,大量的氢在空位上聚集,为氢气泡的形成创造条件,且在一定范围内,铝熔体中Al_2O_3原子含量越高,氢的聚集程度越大。A356铝屑再生试验进一步表明杂气是相互依存和作用的,排杂是除气的基础。     

铝熔体定量测氢技术的研究进展

氢含量检测是反映铝及铝合金熔体除气效果及其质量是否合格的重要工艺,对获得合格铸件具有十分重要的意义。从铝熔体测氢原理(Sievert定律)出发,对当今比较流行的几种铝熔体定量测氢方法(惰性气体法、电化学法及吸气测压法)及开发的相应测氢仪进行介绍、评价和对比,并指出进一步提高检测速度、降低设备及测试成本将是未来铝液测氢技术的发展方向。     

Mg、Si对Al熔体中氢含量及氩气除气效果的影响

研究了合金元素Mg、Si对Al熔体中的氢含量及氩气除气效果的影响。结果表明，Mg、Si元素均明显增强了Al熔体的吸气倾向。在Mg元素单独存在时，熔体中的氢含量随Mg含量的增加而上升，氩气除气效果也逐渐明显，但除气后，熔体中的氢含量仍较高；Si的加入能阻碍Al熔体中的氢原子向氩气气泡的扩散，因而，明显降低了氩气除气的效果；Mg、Si元素共存不仅增加了铝合金熔体的吸氢倾向，而且增加了除气的难度，但短时间除气仍有一定效果。     

强剪切作用下氩气泡破碎行为及其对7075铝合金除气效果的影响

采用一种新型定子-转子型强剪切装置,通过水模拟实验和铝熔体除气实验相结合的方法研究强剪切作用对铝合金除气过程中氩气泡的影响规律,进而研究其对7075铝合金的除气作用。结果表明:强剪切对氩气泡具有强烈的破碎和分散作用,能够将通入熔体的气泡转变为非常细小的气泡,并均匀分布于熔体之中。这种强剪切作用对7075铝合金具有非常高效的除气作用。在适当的除气条件下,经过1 min除气,合金密度指数D_i由13.20%降低到0.65%,实测铝中氢的含量由2.90μL/g降低到1.10μL/g,这显著优于传统旋转除气方法。还详细研究除气时间以及除气后静置时间对氢含量的影响,并分析强剪切工艺高效除气的机理。     

铝合金熔体超声除氢效果

正铝及铝合金产品中的气孔、疏松等缺陷主要是其中的气体造成的,而在所含的气体中氢占70%以上,因此,如何减少铝铸造时熔体中的氢就是铸造生产主要任务之一。除氢处理实际上是最大限度地减少熔体中的氢,是除不尽的,在现有的技术条件下,最大的除氢率也不能超过70%。铝熔体的除氢效率决定于许多因素,除氢方法也很多。超声波除气是其中的一种,也     

在线式连续测氢仪在铝熔体表面吸氢特性研究中的应用

介绍了国内最新在线式连续测氢仪（ELH-IV）的测氢原理和结构。利用ELH-IV型快速测氢仪可在线连续测氢的特点,测量不同的熔体温度、保温时间以及熔体初始氢含最等工艺参数条件下铝熔体的表面吸氧情况,并分析了各参数对铝熔体表面吸氢特性的影响。     

铝熔体除氢精炼工艺的研究

建立了气泡浮游法除气的数学模型,分析了模型中参数对除气效果的影响,用Hyscan Ⅱ测氢仪现场试验研究了数学模型中的参数对除气效果的影响,比较了氮气和氩气的除气效果。试验发现,氩气的除气效果好于氮气的除气效果,浮游法除气后的最佳静置时间为30min左右,铝熔体的最佳浇注温度为680～685℃。     

铝熔体除氢过程动力学

研究了铝熔体除氢时的除气和再吸气过程。实验结果表明,铝合金熔体除氢后,静置一定时间才能达到最佳除氢效果,静置时间和熔体表面状态有关,除氢后立即扒去表面浮渣,静置５～６ｍｉｎ为最佳;带渣静置,一般为１０～１２ｍｉｎ。在此基础上,建立了窝本中氢的动力学模型,并对除氢和再吸氢过程进行了理论分析。     

过热铝熔体中氢含量的控制

通过用ＨＹＳＣＡＮⅡ测量不同过热度的铝熔体中的氢含量,研究了铝熔体过热温度和氢含量的关系,发现通过热速处理可控制过热铝熔体中的氢含量。试验结果表明：铝熔体中的氢含量在一定的过热度范围内,随温度升高而增加;氢在过热铝熔体中的存在形态不同,其可逆性也不同,通过热速处理可大大减少过热铝熔体中的氢含量。     

铝熔体测试仪-测定铝熔体含氢量的新仪器

控制铝熔体的含氢量对获得优质产品具有重大意义。为了控制液态金属中的含气量还要在铸造之前使用适当的除气剂和除气方法。因此需要有一种直接测定铝熔体中含气量的方法。本文介绍的“铝熔体测试仪”,是一种供铸造生产用的测试仪,它的工作方法以达尔德尔第一个气泡法的原理为依据。这种测试仪是在著名的Hycon-测氢仪的基础上发展起来的。铝熔体测试仪和测氢仪都是一种快速测试仪,用这两种测试仪在5     

铝合金熔体的除气

结合为美国波音飞机公司试生产航空材料用铝合金铸锭的实践,用Telegas和RH-402氢分析仪检测了2024、7075合金经各种除气工艺后的氢含量,并对影响除氢的多方面因素进行了分析和讨论.证明了:工业生产中,在保证精炼气体质量的前提下,炉内精炼结合炉外双级在线除气的工艺,能稳定地控制熔体含氢量,并满足航空材料的要求.为研制高效率的国产化除气装置提供了依据.     

旋转喷吹除气箱中气液两相流动行为的数值研究

利用欧拉模型和多参考坐标系法对旋转喷吹除气箱中的气液两相流场进行数值模拟,提出基于计算域的选取获取自由液面波动的建模方法,并考察了不同因素对除气箱内气液两相流动行为产生的影响.结果表明.提出的获取自由液面波动的建模方法是可行的.随气泡直径的减小、搅拌转速的增加,气体在除气箱中停留时间延长.与铝熔体接触面积增大,气体在除气箱中的分布得到改善,有利于铝熔体的净化.此外,采用圆柱形除气箱,气体大多聚集在转杆周围,且易发生打漩现象,这对铝熔体的除氢不利.     

铝熔体氢含量在线检测方法及进展

为了控制铝熔体中氢含量,在线检测方法的原理及特点。从测氢操作方式、测氢结果、测试时间和成本的角度对各种在线测氢方法进行了对比分析。在线连续测氢技术发展方向主要在于延长高温测氢探头使用寿命、降低装置总体成本。     

用电解铝液生产铝合金扁铸锭的熔体净化工艺

针对电解铝液具有温度高、夹杂物多、空气含量高等特点,用电解铝液直接生产铝合金扁铸锭时,采取熔体预处理、两次炉内精炼和炉外在线除气、除渣,对熔体进行净化处理,可以获得纯洁度高的铝合金熔体.     

铝熔体精炼处理后确定最佳浇注时间的研究

用英国制造的ＨＹＳＣＡＮ Ⅱ测氢仪, 试验研究了铝合金精炼时的除气和再吸气过程, 并对其机理做了分析, 建立了氢原子运动模型。试验发现, 铝熔体精炼后, 静置一段时间才达到最佳除气效果。静置所需时间和熔体表面状态有关： 精炼后立即扒去表面浮渣, 静置５ ～６ 分钟为最佳; 带渣静置, 一般为１０～１２ 分钟。铝熔体应当在达到最佳除气效果时浇注。     

旋转除气过程中密度当量和铝液温度损失的回归模型

在现场实际5M1E条件下进行试验设计并收集试验数据,使用多元线性回归方法寻找除气过程中铝液密度当量和温度损失的模型。通过方差分析证明除气前对铝液的氢含量进行过度的控制没有必要,只要保证足够除气时间即可满足除气后铝液密度当量要求。通过模型预测和健壮设计方法,给出除气时间的稳健参数预测以及旋转除气时间与除后铝液温度的变化关系。     

普基铝业工程公司提供低成本除气设备

法国普基铝业工程公司(PechineyAluminiumEngineering)开发出一种低成本的铝熔体除气装置,这是一种在线式除气设备,其外形尺寸为1550mm×950mm×1800mm,名为喷气净化器(Jetcleaner),售价为US＄110000或140000。与传统除气器不同之处是,该系统没有旋转喷气转子。该系统工作时,向铝熔体喷射高速旋转氩气流,从而除去氢与各种夹杂物。普基铝业工程公司提供低成本除气设备@王祝堂