Journals →  Цветные металлы →  2021 →  #7 →  Back

Легкие металлы, углеродные материалы
ArticleName Влияние легирующих, модифицирующих и флюсовых добавок на насыщение алюминия водородом
DOI 10.17580/tsm.2021.07.05
ArticleAuthor Баранов В. Н., Куликов Б. П., Партыко Е. Г., Косович А. А.
ArticleAuthorData

Институт цветных металлов и материаловедения, Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:

В. Н. Баранов, директор, канд. техн. наук, эл. почта: vnbar79@mail.ru
Б. П. Куликов, ведущий научный сотрудник, докт. хим. наук, эл. почта: kulikov-boris@yandex.ru
Е. Г. Партыко, младший научный сотрудник, эл. почта: elforion@mail.ru
А. А. Косович, старший преподаватель, канд. техн. наук, эл. почта: a-herz@mail.ru

Abstract

Приведены результаты лабораторных исследований влияния легирующих, модифицирующих и флюсовых добавок при их дозировках, соответствующих нормам расхода, применяемым на алюминиевых заводах АО «РУСАЛ», на насыщение расплава технического алюминия водородом. Проведено сопоставление результатов анализов на водород, полученных экспресс-анализом жидкого алюминия с помощью прибора Alu Compact, и твердого алюминия на специализированном высокочувствительном магнитном масс-спектрометре АВ-1. Установлено, что максимальное насыщение алюминия водородом происходит при использовании порошковых рафинирующих флюсов и легирующих добавок, содержащих галогениды щелочных и щелочноземельных металлов, некоторые из которых образуют кристаллогидраты. Показано, что порошковые флюсы и легирующие добавки с флюсовыми компонентами содержат кристаллизационную и гигроскопическую воду, и при их введении в расплав увеличивается концентрация водорода в металле на 35–100 %. На основании результатов исследований предложены технические решения, направленные на снижение степени насыщения расплава алюминия водородом. Одно из наиболее эффективных — использование плавленых кусковых флюсов. В качестве технических решений для снижения степени насыщения расплава алюминия водородом при введении в него легирующих, рафинирующих и модифицирующих присадок было предложено:
– использовать плавленые кусковые рафинирующие и покровно-рафинирующие флюсы и отказаться от использования порошковых флюсов;
– обеспечить входной контроль флюсов и легирующих добавок, содержащих флюсы;
– хранить флюсы и легирующие добавки с галогенидами щелочных и щелочноземельных металлов в условиях, исключающих насыщение их гигроскопичной влагой;
– увеличить расход плавленых рафинирующих флюсов в 1,5–2 раза при приготовлении алюминиево-магниевых сплавов.

Работа выполнена в рамках государственного задания на науку ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», номер проекта FSRZ-2020-0013.

keywords Алюминий, отбор проб металла, порошковые галогенидсодержащие флюсы, легирующие добавки, насыщение алюминия водородом, дифференциально-термический анализ, эндотермический эффект, гигроскопичная влага, кристаллизационная влага
References

1. Belyaev S. V., Partyko E. G., Kosovich A. A. et al. Analysis of plain aluminium saturation with hydrogen while adding different components // ARPN J. Eng. Appl. Sci. 2018. Vol. 13, No. 9. Р. 3251–3256.
2. Karagadde S., Dutta P. A comparison of time-scales gov-erning the interaction and growth of hydrogen bubbles with a solidi-fying front // Int. Communications in Heat and Mass Transfer. 2016. Vol. 79. P. 16–20.
3. Напалков В. И., Махов С. В. Физико-химические процессы рафинирования алюминия и его сплавов : монография. — М., 2015. — 576 с.
4. Liu Y., Dai Y., Wang J. et al. Structure of liquid aluminum and hydrogen absorption // J. of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed. 2011. Vol. 26, No. 1. P. 93–97.
5. Wang H., Fu G., Cheng C. et al. Molecular mechanics and dynamics simulation of hydrogen diffusion in aluminum melt // China Foundry. 2017. Vol. 14, No. 6. P. 478–484.
6. Mosisa E., Bazhin V. Yu., Savchenkov S. A. Review on nano particle reinforced aluminum metal matrix composites // Research J. of Applied Sciences. 2016. Vol. 11, No. 5. P. 188–196.
7. Lunarska E., Chernyaeva O. Effect of precipitates on hydrogen transport and hydrogen embrittlement of aluminum alloys // Materials Science. 2004. Vol. 40, Iss. 3. P. 399–407.
8. Чернега Д. Ф., Бялик О. М., Иванчук Д. Ф., Ремизов Г. А. Газы в цветных металлах и сплавах. — М. : Металлургия, 1982. — 176 с.
9. Якимов В. И. Разработка и внедрение высокоэффективных технологических процессов изготовления отливок из алюминиевых и магниевых сплавов в авиастроении : дис. … докт. техн. наук / Комсомольск-на-Амуре государственный технический университет. — Комсомольск-на-Амуре, 2010. — 421 с.
10. Стеценко В. Ю. Влияние сорбции и десорбции водорода и кислорода на процессы модифицирования и кристаллизации сплавов // Литье и металлургия. 2010. № 3. С. 91–96.
11. Стеценко В. Ю. О зарождении газовых пузырьков в процессе кристаллизации фаз металлов и сплавов // Металлургия машиностроения. 2008. № 3. С. 28–30.
12. ALU COMPACT II. — URL : https://www.fma.li/alu-tec/wasserstoff#aluc (дата обращения: 20.05.2020).
13. Ветюков М. М., Цыплаков А. М., Школьников С. Н. Электрометаллургия алюминия и магния : учеб. для вузов. — М. : Металлургия, 1987. — 320 с.
14. Лебедев В. А., Седых В. И. Металлургия магния : учеб. пособие. — Екатеринбург : УГТУ – УПИ, 2010. — 174 с.
15. Газоанализатор водорода АВ-1. — URL : http://www.spectromass.ru/produktsiya/gazoanalizator-vodoroda-av-1/ (дата обращения: 20.05.2020).

Language of full-text russian
Full content Buy
Back