原料携带水对铝液中氢形成影响机制研究

采用分子动力学方法模拟研究H_2O与铝反应势垒及其反应物去向,结果表明:原料携带H_2O跟铝反应分解成H~+和OH~-,产生的OH~-跟表面铝原子作用形成Al-O-H化合物,产生的H~+离子与表面铝原子的距离不断减小(0.267,0.211,0.159 nm),并稳定存在于铝表面。熔体中的H是以原子或离子形式进行扩散,在纯铝熔体中不会形成H_2分子,界面处单个H原子以比较稳定的形式存在,多个H原子在气液界面处极易形成H_2。氢原子处于铝晶胞八面体间隙位置时最稳定。H扩散路径是从铝八面体间隙位置到四面体间隙位置再到八面体间隙位置。依据模拟试验结论,以电解铝液为原料,配制了一组Al-Zn-Mg-Cu-0.04Ti-0.18Zr合金,采用扫描电镜研究了铸样凝固组织,结果表明:电解铝液中氢对合金铸样组织产生冶金遗传影响,铸态合金试样中存在大量的气孔和气泡,氧化夹杂周围气孔比较发达,表明气体和氧化铝夹杂之间存在寄生关系。