镁液含气量检测：提高生产安全和效率

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：在1.7.2节中所述的铝液含气量检测方法中，部分方法也适合于镁合金，如Tele-gas法、第一气泡法、CHAPEL法等。此外，以前的观点认为，固态镁合金的氢气的固溶度大，镁液中的氢含量引起气孔缺陷的倾向小，所以不用检测。图2-23 阶梯试样具体形貌及尺寸示意图在熔剂保护熔炼下砂型铸造试样的微孔组织如图2-24所示，浇注前镁液H含量为13.9cm3/100g。

在1.7.2节中所述的铝液含气量检测方法中，部分方法也适合于镁合金，如Tele-gas法（惰性气体循环法）、第一气泡法、CHAPEL法（哈培尔法）等。但是，镁液的检测很少进行，部分原因是对于镁液的含气量数学模型的研究很少，目前只有很少数合金的几种模型，主要是纯镁及AZ91合金。此外，以前的观点认为，固态镁合金的氢气的固溶度大，镁液中的氢含量引起气孔缺陷的倾向小，所以不用检测。但是，近期的研究表明，镁液中的气体在砂型铸造等冷却速度较慢的情况下也容易使铸件产生气孔或缩孔缺陷，影响铸件的力学性能。下面介绍有关AZ91合金的含气量影响。

在熔剂保护条件下分别用带搅拌的Ar气和C₂Cl₆除气，除气30min后静置，待温度降至700℃时开始测量，结果如图2-22所示。未除气时镁液H含量为13.9cm³/100g，用C₂Cl₆除气时H含量降至9.8cm³/100g，用带搅拌的Ar气除气时降至7.0 cm³/100g。可以看出，带搅拌的Ar气除气效果比C₂Cl₆好。镁液的除气处理是基于气泡浮游法原理的。当外界净化气的气泡进入镁液时，气泡内氢分压为零，这时为达到[H]浓度平衡，镁液中的H原子就向气泡内扩散，随着气泡的浮出，从而把镁液中的H带走，达到除气的目的。C₂Cl₆除气时机理：在高温时发生如下反应：

C₂Cl₆→2C+3Cl₂ （2-23）

Mg+Cl₂→MgCl₂ （2-24）

可见起除气作用的是Cl₂气。反应生成MgCl₂容易在镁液表面与MgO形成一层粘稠的熔渣，消耗一部分Cl₂气，同时反应产生的沸腾使新鲜镁液与空气不断接触，引起回氢。而带搅拌Ar气除气能加速镁液中H原子的传质和扩散，使H原子迅速扩散到Ar气泡内，随着气泡上浮而带出，同时浮出的Ar气由于密度大，在熔体表面形成一种气幕，防止因直接暴露于大气而引起回氢。所以Ar气除气的效果更好一些。

图2-21 镁合金（或铝合金）压铸方法中标准力学性能检验试样工艺图及尺寸

为便于比较，都在700℃进行浇注树脂砂型试样。砂型试样为一阶梯形，具体形貌和尺寸如图2-23所示。

图2-22 不同除气方式对镁液含氢量的影响(https://www.chuimin.cn)

图2-23 阶梯试样具体形貌及尺寸示意图

在熔剂保护熔炼下砂型铸造试样的微孔组织如图2-24所示，浇注前镁液H含量为13.9cm³/100g。此处的所谓微孔，主要是气体针孔或气缩孔。从图2-24中可看出，随铸件厚度由14mm增加到38mm，微孔的量也不断增多。试样厚度为14mm时，主要是细小的针孔（见图2-24a）；厚度为22mm时（见图2-24b），由于冷却速度减小，针孔的数量增多且针孔变大。当厚度增大到30mm（见图2-24c）时，试样断面上除少量针孔外，气体主要以显微气缩孔的形式析出。厚度进一步增大到38mm（见图2-24d）时，显微气缩孔进一步增多、增大。可见，铸件厚度越大，微孔的量就越多。通过镁合金气缩孔率分析软件进行定量分析，其结果见表2-29，规律性是一致的，即随厚度增大，微孔率从1.0%增大到9.0%。

图2-24 熔剂保护下镁合金微孔图片（C_H=13.9cm³/100g）

a）试样厚度14mm b）试样厚度22mm c）试样厚度30mm d）试样厚度38mm

表2-29 不同含气量的镁合金微孔率

用Ar气除气。镁液H含量从13.9 cm³/100g下降到7.0 cm³/100g时，与图3-17对比，微孔的量显著下降（照片从略）。这一点也能通过测试金相图片的微孔率反映出来，见表3-5。当铸件厚度在30mm时，除气后已看不到显微气缩孔了，只有细小针孔。从表3-3可知，除气之后，壁厚14mm的微孔率降低了70%，壁厚30mm和38mm时微孔率都降低了55%左右。可见，Ar气除气的效果是非常明显的。

镁液含气量检测：提高生产安全和效率

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