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铝合金以其良好的力学性能( 较高的比强度、比刚度) 和优良的铸造性能,在工业中被广泛使用,是汽车、造船、航空航天及其他制造业的重要结构材料。生产中对铝合金铸件的品质要求也越来越高,除了保证化学成分、力学性能和尺寸精度外,不允许铸件有缩孔、缩松、气孔和夹渣等铸造缺陷。

实际生产中,铝合金铸件会出现多种缺陷,气孔缺陷是砂型铸造中经常产生的缺陷,是影响铝铸件质量的重要问题。气孔缺陷常出现在大型铝铸件的厚大部位,以及中小型铝铸件的冒口根部和加工端面。气孔的产生除与型砂的水分、透气性有关外,还与合金的熔炼质量及合金的原材料有关

铝合金铸件形成气孔的主要原因是合金中含有过量的H2,氢含量占所含气体总含量的80%~90% ,其余是N2 、O2 CO等,而H2则来源于大气及各种金属原材料、熔剂和涂料中的水分受热分解,在高温条件下发生H2O= 2H + + O2 - 反应,这是一个可逆反应。分解出来的氧又容易与金属液生成熔点较高的Al2O3 ,反应方程式为:2Al3 + + 3O2 - = Al2O3 ,这样就促进了水蒸气的高温分解,氢离子便不断向合金液中扩散。

氢以两种方式存在于铝液中:第一种是分解为原子状态溶解在铝液中,称为溶解型,约占90%;第二种氢则以分子状态气泡形式吸附于夹杂物的表面或缝隙中,称为吸附型。由于氢在铝合金液中的溶解度是随温度上升而增大的( 如下图所示) ,所以在熔炼过程中合金液将吸入大量的H2 。而在结晶凝固的过程中,由于温度降低,合金液表层首先凝固且合金的粘度增大,虽然氢的溶解度降低需从金属液中析出,但是已经很困难了,这样滞留在合金液中便形成了气孔缺陷。熔化、保温时间越长,氢含量越高。