[发明专利]铝合金熔体氢分压动态测定方法

说明书

技术领域：

本发明属于冶金和铸造领域的发明创造，具体的是提出一种新的铝合金熔 体氢分压的快速测定方法。

背景技术：

研究表明，铝及铝合金中的氢，对诸如塑性、韧性、疲劳寿命、应力腐蚀 抗力等力学性能具有显著的影响，因氢量过高造成的废品率约占全部铝铸件废 品的一半。为此人们在铝铸件的生产过程中采取多种方法对铝熔体进行精炼， 以减小铝熔体中的氢含量。显然，在浇注前准确测定铝熔体中的氢含量，对于 控制铸件质量和评价除气工艺的效果具有重要的意义。

目前用于测定铝合金熔体中含氢量的方法已有许多，各国研制的测氢装置 近20余种。在众多测氢方法中，生产中经常应用的是减压凝固法、第一气泡法、 惰性气体携带法、直接测压和浓差电池法等。其中减压凝固法属定性测定方法， 其它方法则为定量计算法。浓差电池法具有测试速度快的优点，但其测试成本 明显高于其它方法。除浓差电池法以外，其它方法多以“减压”为基本测试条 件，通过测定铝合金熔体氢分压，利用公式计算熔体含氢量。为了准确测得氢 分压，必须有足够的测试时间以确保熔体中的氢充分扩散出来，直接影响了测 试速度。因此，以缩短氢扩散时间为重点，研究铝合金熔体氢分压快速测定方 法，对于开发新一代快速测氢仪具有非常重要的意义。

发明内容：

本发明提出一种铝合金熔体氢分压的动态快速测定方法，与现有的同类测定 方法相比，可大幅缩短测试时间、提高测试效率，同时能够获得更可靠、更精 确的测试结果，本发明通过改变测氢系统真空室的容积达到动态测定熔体氢分 压的目的。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

铝合金熔体氢分压动态测定方法，首先利用真空泵使真空室进入预定真空 状态，将探头插入铝液中，打开探头与真空室间的阀门，启动减速机单元，通 过不断减小测氢系统真空室的容积，使系统内的真空度逐渐降低，在真空内压 强变化的过程中测得熔体氢分压，即动态测定熔体氢分压。

所述的铝合金熔体氢分压动态测定方法，所述的利用真空泵使真空室进入 真空状态过程指：将可变容真空室扩容至最大容积后，打开真空室与真空泵间 的阀门，关闭其它阀门，此时传感器开始工作，真空泵对真空室抽真空，真空 度达到10³Pa级，关闭所有阀门，以便使真空室内压强迅速接近熔体氢分压。

所述的铝合金熔体氢分压动态测定方法，在真空室内压强升高的过程中， 进行所述的动态测定熔体氢分压测定，即动态监测室内实际压强值和实时计算 理论压强值及其与实际压强值的差值，实际压强值高于理论压强值代表“吸氢” 过程，实际压强值低于理论压强值代表“呼氢”过程，实际压强值等于理论压 强值时熔体中的氢与真空室中的氢达到扩散的动态平衡，此时真空室内的实际 压强值即为熔体的氢分压。

所述的铝合金熔体氢分压动态测定方法，所述的真空泵为能达到测试实验所 需初始真空度的真空泵(1)，所述的真空泵连接一个靠减速单元改变容积的可 变容真空室(2)、所述的真空室和被检测的铝熔体之间通过探头(5)连接，所 述的真空室上还装有防止探头损坏后铝合金熔体被吸入真空室的隔离单元(6)、 所述的真空室与压力变送器直接相连，安装在所述的真空室上的压力传感器(7) 与温度传感器(8)输出的信号均送入数据采集与处理单元(10)。

所述的铝合金熔体氢分压动态测定方法，所述的数据采集与处理单元包括 通过电路相互连接的信号调理电路、模/数转换模块、串行通讯接口和工业控制 计算机。

本发明的有益效果：

1.本发明可大幅缩短测试时间、提高测试效率。测定过程中利用真空泵使 真空室达到预定初始真空度(真空度具体数值可根据具体合金确定)，通过减小 真空室的容积使系统内的真空度逐渐降低，促使真空室内压强尽快接近熔体氢 分压。在真空室内压强逐渐升高的过程中动态监测室内实际压强值和实时计算 理论压强值及其与实际压强值的差值。实际压强值高于理论压强值代表“吸氢” 过程，实际压强值低于理论压强值代表“呼氢”过程(铝熔体中的氢向真空室 扩散称为“吸氢”，真空室中的“氢”向铝合金熔体中扩散称为“呼氢”)。实 际压强值等于理论压强值说明熔体中的氢与真空室中的氢达到扩散的动态平 衡，此时真空室内的实际压强值即为熔体的氢分压。本发明的方法通过动态快 速测定铝熔体中的氢分压，无需长时间等待真空室与铝熔体中的氢达到气体分 压平衡，可大幅度缩短测定时间；