ZL702合金中氢溶解度的影响因素研究

摘要

随着工业技术发展的需要,人们对铝及铝合金铸件的性能要求越来越高。研究发现:因气孔造成的废品率占所有铝铸件废品的40％以上。要提高铝铸件的产品质量,其关键技术之一是在实际生产中提供优质的铝合金液,而制约铝合金液质量提高的一个重要因素是合金液中的氢含量。因此,对铝液中氢的行为及影响铝液中氢溶解度的因素等方面的研究具有非常重要的意义。
　　本文基于减压凝固原理,主要研究了以下内容:①从热力学和动力学角度对铝液吸氢及脱氢阶段的机理展开分析,并从中发现了影响铝熔体除氢净化工艺的因素,总结出了改善净化工艺的基本途径;②对铝铸件针孔严重程度的判据进行了理论推导,得出其理论公式。要减少铸件内的针孔度,可采取以下措施:尽量降低铝液开始结晶时刻的氢含量,避免铝液与含氢物质的反应或接触,加强铝液的净化处理工艺;提高铝液结晶时的外界压力,如采取加压凝固等。
　　研究了合金元素对 ZL702合金氢含量影响,得出以下结论:①合金元素 Si和 Cu会减小铝熔体的吸氢倾向;②Mg会增加铝熔体吸氢趋向,随着铝液中Mg含量的增加,铝熔体表面氧化膜裂缝就越多,且裂缝宽度也变大,内部新鲜铝液与大气中的水蒸气的接触几率增大,铝液增氢的速度加快;③Mn对铝液中氢的溶解度影响不大。
　　研究了工艺参数对 ZL702合金氢含量影响,得出以下结论:①环境湿度是影响ZL702铝熔体中氢含量的一个关键因素。当合金浇注温度一定时,环境的相对湿度越高,熔体氢含量越高;②采用C2Cl6精炼ZL702合金时,精炼后的铝液随静置时间的延长含氢量先减小后增加。精炼后静置15min,铝液含氢量最小,为0.04 ml/100gAl;③在环境温度及大气湿度恒定下,铝液保温温度越高,氢的溶解度越大。当保温温度由710℃上升到790℃时,其氢的溶解度由0.06 ml/100gAl上升到0.15ml/100gAl;④通过实验数据拟合出ZL702合金氢含量预测公式:,将实验中的实际氢分压代入公式,得到铝熔体中氢的溶解度为0.273ml/100gAl,与实验中测氢氢含量基本相同,误差为2.8％。

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1 绪论

1.1课题意义

1.2铝熔体中的氢

1.3铝铸件中气孔的形态及对铸件性能的影响

1.4铸造铝合金加氢处理技术

1.5研究内容

2 铝熔体中氢的行为

2.1铝液吸氢的基本原理

2.2铝液脱氢的基本原理

2.3浮游法除氢的基本原理

2.4铸件针孔严重程度控制理论

2.5本章小节

3 材料制备及实验方案的确定

3.1实验方案

3.2实验材料及设备

3.3合金熔炼

3.4试样处理

3.5铝液表面氧化膜的提取

3.6本章小结

4 合金元素对铝液氢含量影响

4.1实验方法

4.2实验结果

4.3铝合金氧化膜的研究

4.4本章小结

5 工艺条件对铝熔体氢含量的影响

5.1实验方法

5.2 实验结果

5.3铝合金氢含量的预测

5.4本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢