哈培尔法—一种新的铝液含氢量测量方法

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1、哈培尔法一一种新的铝液含氢量测量方法国外铸造技术哈培尔法种铸造及有色合金1998年第1期种新的铝液含氢量测量方法摘要阐述了铝藏含氢量的连续式快速检测方法(啥培尔法)的动力学原理，特点及其应用，同时介绍了瑞士FMA公鲨氢镜21.关键词:剥氢快速连续哈培尔法J互,el[1)/??……•・・・？一CHAPEL.ANewTechniqueforTestingofHydrogeninAluminumMeltLiuDonghongZhangHongwei(FoundryCompanyBeineiGroup)ABSTRACTCHAPEL(ContinuousHydrogenA

2、nalysisProcessofLiquidEvaluation)isanewly—?devel—opedmethodtOdeterminethehydrogencontentinaluminummelts.Theprinciple,advantageandappli一cationofthistechniqueareintroducedinthisarticle.Inaddition,thestructuralfeaturesofFMAquickandcontinuoushydrogentesterbasedonthisprinciplearealsostate

3、dinthisarticle.KeyWords:HydrogenDetection,HighEfficient,Continuous,CHAPELMethod铝液中氢气含量的多少是反映铝合金冶金质量的个重要标志,同吋也对其后续工序的产品(铸件等)的内在质量产牛重大影响.铝合金在熔化过程中液态铝会和水分子发牛反应生成氢气并溶入铝液中.铝液凝I占I时氢气会从熔铝中部析出•若铝液中残留氧气含量过高,铸件内易形成气孔，力学性能就会随Z下降，严重者致使铸件报废.氢是铝合金中有害元素，铝液含氢量的炉前检测是保证铸件内在质量的重要工艺环节，尤其在采用大容量熔炉进行大批量生产时

4、,铝液测氢就会变得不可缺.常规测氧方法很多，较常用的有电化学法,减压凝固试样密度测定法，气压差法,光谱分析法等•这些方法尽管干差万别，但毫无例外都要从熔铝炉或铝液容器中取样•这使测氢操作变得非常繁琐，同时因其只能间接测量，故而测量过程不连续，测量辅助时间较长(一般为15min),测量精度低更因其间断测量的方式臊作随意性较大,难以适应现代产业全面质量管理的要求.为消除常规测氢方法的诸多弊端，欧洲RWTH-Aachen铸造技术研究所经多年潜心研究，发明了一种全新的铝液含氢量的检测方法——哈培尔(CHAPEL)法.与此同时，在测量仪器制造方面有着30年成功经验的瑞士F

5、MA公司应用该方法研制出了煞星系列测氢仪•该仪器已应用于欧洲及亚洲各国铸造行业,并由光华(瑞上)国际有限公司独家代理导入中国市场.1哈培尔(CHAPEL)测氢法的原理熔化时，液态铝和水分子反应的结果，使氢气熔入铝液•氢在铝液屮的溶解度C一与铝液温度71,铝液屮氢气分压P一有关，它们的关系可通过下式表达：CH—4PH?南(1)式中——氢的摩尔溶解热常数71——铝液温度,KR——气体常数C氢在铝液屮的溶解度,cm/100gAlPw铝液中氢气分压,MPa式(l)tg可以用如下Sieverts定律表示.AIogCH=0.51ogPH—+B(2)式屮A和B为与合金成分有关

6、的常数.常数A和B值见表1.式(2)中,A,B,71都是容易确定的，唯Pw难以确定•因此要求得含氢量C,关键在于求得Pw值.刘东红.男,50岁.光华公司北京办事处首席代表，北京(]00020)收稿日期｛1997—12-1958寰常用铝台金的溶解度常数值TaMeThesolution〜ons〜tofhydrogeninal〜niummelt传统的方法是根据铝液表面冒岀第一个气泡吋温度，压力来测定含氢量，所以也称为”第一气泡法”.铝液中析岀气泡的条件为9PH>P+M+~玖3)』，式中Pw——气泡中氢的压力,MPaP——大气压力,MPa铝液密度,g/cmA——气

7、泡上铝液高度,cm铝液的表而张力,N/cmR气泡半径,cmP——作用在气泡上的外压力,MPa可以认为析出第一批气泡时,P~P,而P是可以测定的，方法是将铝液样品注入一个小的钢池中，再将钢池置入真空罐中，迅速抽岀罐内空气，观察析出第批气泡吋罐内的压力，同时测量钢池中铝液温度，根据式(2),即可算得含氢量.根据使用经验，较难判断第一批气泡，且铝液中氧化物夹杂量对数据影响相当大•试样需先经过滤，除去其屮大部分的Alo.・欧洲RWTH—Aachen铸造技术研究所发明的哈培尔(CHAPEL)测氢法是将一个通过气密陶瓷管与压力测定仪连接的圆柱形多孔石墨探头直接浸入被测的铝液

8、，并迅速抽取探头内的空气