1. Xỉ oxy hóa là gì?

Xỉ oxy hóa, thường được gọi là "tạp chất màng oxit" hoặc "tạp chất Al₂O₃" trong thuật ngữ chuyên ngành. Hình thái vĩ mô: Trên mẫu thử có độ phóng đại thấp của thỏi đúc, nó xuất hiện dưới dạng dải đen, dạng vảy hoặc cụm không đều với các cạnh mờ hoặc rõ nét, chủ yếu phân bố ở phần trên, dưới da hoặc gần khối u phân tách trung tâm của thỏi đúc. Hình thái vi mô: Dưới kính hiển vi điện tử, các tạp chất Al₂O₃ xuất hiện dưới dạng tập hợp dạng tấm và dạng bông, có độ cứng cực cao (độ cứng Mohs là 9, gần bằng kim cương), không có liên kết luyện kim với ma trận nhôm và có giao diện rõ ràng.

Hiệu suất tiếp theo:

Khi cán lá nhôm, các vùng trộn lẫn không thể biến dạng và bị kéo dài thành các khuyết tật dạng đường thẳng, cuối cùng dẫn đến gãy và hình thành lỗ kim; Khi ép đùn các cấu kiện, tạp chất chảy cùng với kim loại, tạo thành các đường đen định kỳ và bong tróc trên bề mặt; Trong các chi tiết rèn hàng không vũ trụ, màng oxit là nguồn gốc ưu tiên của các vết nứt mỏi, dẫn đến kết quả thử nghiệm không đạt yêu cầu.

2. Sự ra đời của Màng Oxit: Nhiệt động lực học và Động lực học

Nhôm là một kim loại cực kỳ phản ứng với thế điện cực tiêu chuẩn là -1,66V. Trong điều kiện khí quyển, một lớp màng oxit sẽ hình thành ngay lập tức trên bề mặt nhôm lỏng.

Cơ chế nhiệt động lực học:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Năng lượng tự do hình thành của Al₂O₃ cực kỳ thấp và phản ứng cực kỳ triệt để. Lớp màng này đặc ở trạng thái rắn, nhưng cấu trúc của nó không đơn nhất trên bề mặt nhôm lỏng. Cấu trúc kép của màng oxit bề mặt:

• Lớp ngoài: γ-Al₂O₃ lỏng lẻo, hấp thụ hơi nước;
• Lớp trong: α-Al₂O₃ đặc.

hình ảnh

Quan trọng hơn, màng oxit trên bề mặt nhôm lỏng có đặc tính "tự phục hồi" - một khi màng bị nứt, nhôm lỏng tươi tiếp xúc với không khí và ngay lập tức tạo ra một màng mới. Điều này dẫn đến một hiện tượng khủng khiếp: mỗi lần khuấy, thay vì làm hỏng màng, nó lại tạo ra hai lớp màng.

3. Cơ chế "Gấp và Cuộn vào": Xỉ đi vào bằng cách nào?

Đây là logic hình thành cốt lõi của xỉ da oxy hóa. Màng oxit trên bề mặt nhôm lỏng, mặc dù mỏng (cấp micromet), không nóng chảy vào nhôm. Điểm nóng chảy của nó cao tới 2050°C và nó luôn tồn tại ở trạng thái rắn trong dung dịch nóng chảy. Khi dung dịch nóng chảy ở trạng thái tĩnh, màng oxit nổi trên bề mặt và có thể được loại bỏ bằng cách cạo xỉ. Nhưng khi dòng chảy nóng chảy tạo ra một thung lũng, bi kịch xảy ra:

• Gấp thung lũng: Trong quá trình phun, nhôm lỏng tạo ra sóng trong kênh chảy. Các đỉnh va chạm với nhau, và màng oxit bề mặt gấp lại và cuộn lại như hai tờ giấy, bị cuộn vào thung lũng.
• Va đập giọt: Từ lò tĩnh đến kênh chảy, từ kênh chảy đến hộp khử khí, nếu giọt vượt quá 100mm, nhôm lỏng sẽ bắn tung tóe và các mảnh màng oxit bị "đóng đinh" trực tiếp vào phần sâu của dung dịch nóng chảy.
• Bắt giữ xoáy: Tại lối ra của hộp khử khí trực tuyến và bên trong bộ kết tinh, nếu một xoáy được hình thành trên bề mặt chất lỏng (thường được gọi là "phễu"), màng oxit ở trung tâm bề mặt chất lỏng sẽ bị hút vào tâm xoáy và bị bắt giữ trực tiếp bởi mặt trận đông đặc.

hình ảnh

Màng oxit bị cuộn này không còn là xỉ nổi nữa, mà là vật lạ rắn bên trong dung dịch nóng chảy. Rất khó để "nổi" các bọt khí tinh chế ra ngoài vì chúng có diện tích bề mặt lớn và mật độ tương tự nhôm (ban đầu mang theo bọt khí khi bị cuộn vào, sau đó bọt khí tràn ra ngoài và mật độ tăng lên, chìm hoặc lơ lửng).

4. Oxy hóa thứ cấp: "ô nhiễm liên tục" từ lò đến máy đúc

Ngoài màng oxit ban đầu trong quá trình nóng chảy, còn có các vảy oxit thứ cấp: bong tróc lớp lót: vật liệu chịu lửa (đặc biệt là gốc silic) lót lò nấu chảy và lò tĩnh bị nhôm lỏng ăn mòn, và sau khi bong tróc, chúng trộn lẫn vào dung dịch nóng chảy và phản ứng với nhôm tạo thành tạp chất aluminosilicate. Sản phẩm phản ứng tinh luyện: Khi sử dụng khí clo để tinh luyện, các muối như AlCl₃ và NaCl được tạo ra. Nếu không được xả hiệu quả, chúng cũng có thể tạo thành tạp chất phản ứng. Kênh chảy và bộ phân phối: Bề mặt thô ráp của vật liệu chịu lửa trong kênh chảy sẽ hấp thụ nhôm lỏng, oxy hóa lặp đi lặp lại, tạo thành "xỉ treo", và bị dòng chảy mới cuốn xuống thỏi đúc.