Пористость газообразного водорода

Пористость газообразного водорода — это дефект алюминиевой отливки в виде пор или пустот в алюминиевой отливке, вызванный высоким уровнем газообразного водорода (H ₂ ), растворенного в алюминии в жидкой фазе . Растворимость . водорода в твердом алюминии значительно меньше, чем в жидком алюминии Когда алюминий замерзает, часть водорода выходит из раствора и образует пузырьки, создавая пористость в твердом алюминии.

Алюминиевые литейные заводы хотят производить высококачественные алюминиевые отливки с минимальной пористостью. Водородную пористость можно уменьшить за счет уменьшения количества водорода в жидком алюминиевом сплаве путем дегазации или барботирования . (Иногда небольшая концентрация водорода поддерживается намеренно; некоторая очень мелкая водородная пористость может быть предпочтительнее внутренних пустот, вызванных усадкой.) Направленная затвердевание может привести к перемещению примесей к одному концу отливки.

Проблема с водородом

Водород образуется при контакте расплавленного алюминия с водяным паром и легко растворяется в расплаве. Газ имеет тенденцию выходить из раствора и образовывать пузырьки при затвердевании расплава.

Вредные последствия, возникающие из-за присутствия избытка растворенного водорода в алюминии, многочисленны. Водород вызывает пористость алюминиевых изделий, что приводит ко многим дефектам литья, снижению механических свойств, таких как усталость, и снижению коррозионной стойкости. Для уменьшения количества растворенного водорода в расплаве используется несколько методов, таких как флюсование в печи перед процессом литья или использование поточного дегазационного оборудования. ^{[ 1 ]} в процессе литья.

Прямое измерение водорода

Затем необходим онлайн-метод измерения водорода в алюминии для характеристики и оптимизации процесса, который помогает обеспечить качество выходящей продукции и контролировать эффективность этих процессов дегазации. Традиционные лабораторные методы, такие как горячая экстракция , слишком дороги для повседневного контроля качества и слишком медленны для эффективного контроля процесса . Испытание пониженным давлением (RPT) часто используется в литейном цеху. RPT — это полуколичественный метод с ограниченной точностью, который позволяет определить уровень водорода.

Анализатор водорода

Анализатор водорода ^{[ 2 ]} может использоваться для прямого измерения содержания водорода в жидком алюминии. Прямой мониторинг водорода возможен с использованием технологии количественного измерения в режиме онлайн, основанной на методе замкнутой рециркуляции газа через пористый керамический зонд.

С момента своего появления в 1989 году этот метод рециркуляции газа все чаще используется крупными производителями алюминия. ^{[ 3 ]}

Примером анализатора для прямого измерения водорода в жидком алюминии является Accurity. Он работает с зондом, погруженным в жидкий алюминий, и использует метод рециркуляции с обратной связью.

Принцип работы

Рециркуляция с замкнутым контуром — проверенный метод прямого контроля водорода в расплавленном алюминии. Небольшой объем газа-носителя, обычно азота, приводится в контакт с расплавом с помощью погружного зонда и непрерывно рециркулируется в замкнутом контуре до тех пор, пока содержание водорода в нем не достигнет равновесия с давлением паров H ₂ в расплаве. Концентрация H ₂ в газе измеряется и преобразуется в показания концентрации газа в металле. Этот метод быстрый, воспроизводимый и точный, и его можно использовать онлайн в заводских условиях.

Количество H ₂ в газовом контуре прибора определяется датчиком теплопроводности , что обеспечивает высокую воспроизводимость и широкий диапазон измерений.

Ссылки

^ Бернд Приллхофер, Хольм Бетчер, Разработка и практические характеристики нового рабочего колеса для обработки металлов в литейных/выдерживающих печах, Легкие металлы 2009, Общество минералов, металлов и материалов
^ Питер Д. Уэйт, УЛУЧШЕННОЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ ПОНИМАНИЕ КОМПАКТНОГО ДЕГАЗАТОРА ALCAN, Легкие металлы 1998, Общество минералов, металлов и материалов, 1998, стр. 791-796
^ Измерения водорода in situ в жидких литейных сплавах Al-Si, Флоренс Пэрей, Университет Макгилла

[1] Бернд Приллхофер, Хольм Бетчер, Разработка и практические характеристики нового рабочего колеса для обработки металлов в литейных/выдерживающих печах, Легкие металлы 2009, Общество минералов, металлов и материалов

[2] Питер Д. Уэйт, УЛУЧШЕННОЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ ПОНИМАНИЕ КОМПАКТНОГО ДЕГАЗАТОРА ALCAN, Легкие металлы 1998, Общество минералов, металлов и материалов, 1998, стр. 791-796

[3] Измерения водорода in situ в жидких литейных сплавах Al-Si, Флоренс Пэрей, Университет Макгилла

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]