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

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.

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).