铝及其合金简直与除了惰性气体之外的一切气体：氧气、氮气、水蒸气、二氧化碳、及各种碳氢化合物相互效果。反响的成果，铝及铝合金被气体及气体与铝合金的反响产品所污染。可是，在这些非金属夹杂物中，只要和固态金属氧化物的数量才足以对合金的安排和功能构成影响。在熔炼进程中，与铝炉料长时间相互效果的炉气成分随具体条件而异。
1．氢在铝中的溶解进程
在熔炼温度范围内，铝和氢实际上不构成化学化合物，但氢在铝中能发作非常明显的溶解．氢在铝中的溶解是按“吸附一分散一溶解”三个接连的进程进行的。首要，炉气或大气中的氢分子撞击到金属表面上，在化学亲和力的效果下，氢分子在金属表面上凝集并离解成为原子。这就是所谓化学吸附进程。这儿应该指出，依据气体与金属元素之间的亲和力巨细，吸附可分为物理吸赞同化学吸附两种方式。物理吸附是由于金属表面原子层上下两个方向受力不平衡而构成的力场对碰撞到金属表面上的气体分子发作招引而发作的。物理吸附较多只能掩盖单分子厚度，且气体仍处于安稳的分子状况，因而不能为金属所吸收，即物理吸附不能发作溶解。化学吸附发作在高于零度的温度，其推进力是反映组元电子耦合的化学亲和力，因而只要与金属原子有必定亲和力的气体(关于铝而言，如氢、氮、氧、水蒸气、二氧化碳等)才干发作化学吸附，或叫活性吸附。在化学吸附中，耗费了某些活化能，但未发作新相，故不是化学进程。化学吸附的成果，一是气体分子在金属表面凝集，二是气体分子在表面离解成为原子。在铝的熔炼温度范围内，化学吸附速度随温度升高而增大，至必定温度后吸附才减缓，并且在很大程度上取决于表面状况。
金属表面层不断地吸赞同离解气体，关于，当金属表面的氢分压大于金属内部的氢分压时，则吸附在金属表面的氢原子就会在分压差的推进及与金属亲和力的效果下向金属内部分散。这就是所谓分散进程。明显，金属表里氢分压差愈大(即浓度差愈大)，温度愈高，则分散速度愈快。此外，熔体表面的物理化学状况对分散速度也有重要影响。假如在熔体表面吸附的成果是构成化合物，那末分散速度不再与压力有关，这时，分散速度取决于这种气体在已构成的化合物层中分散的才能。
跟着分散进程的持续，氢以原子一离子状况溶人铝液中，构成含氢的铝“溶液”。这就是所谓溶解进程。在铝熔体吸收的进程中，占分配位置的是分散进程，它决议了铝熔体吸收的速度。关于铝熔体中的Ti、Zr、V、Li、Na、Si等金属元素，它们与氢反响构成氢化物，呈吸热效应，但随温度升高而分化。
2．氢在铝中的存在形状
从上能够看出，在铝及铝合金中，氢的或许存在的形状有四种：①以“溶液”或“固溶体”方式存在的原子氢，这是氢在铝熔体中的首要存在方式；②氢含量超越其溶解度后以气泡方式分出并存在的分子氢；③以氢化物方式存在的化合氢；④下面即将叙说的以γ—Al203·χH方式存在的络合氢。在铝熔体中，除在熔体表层和夹杂物邻近氢比较富集外，在其他部分的散布是比较均匀的。在固态铝及其合金中，固溶的原子氢填充于固溶体和金属间化合物的金属点阵内部，构成空隙式固溶体；分子氢则集中于气孔和疏松孔洞中；化合氢和络合氢与其化合物一同首要散布在晶界和枝晶界处。
3．氢在铝中的溶解度和铝中的气体含量
关于铝及铝合金中溶解度的许多文献资料是极为对立的，特别是三四十年前宣布的数据。这些对立的发作来源于两个方面：①测定金属中气体含量的办法不完善，②运用的溶解度概念不精确。曩昔人们曾把溶解度理解为被金属所吸收的气体总量，而不论气体在金属中以何种形状存在。这种概念假如说对气体在金属中的存在形状还不非常清楚的曾经是答应的，那么在现代则是不能承受的。由于这会导致一系列过错，使气体在金属中的溶解度违背西微尔氏规律(平方根规律)，并在许多情况下得不到溶解度的真值。在必定的温度和压力条件下，以溶液或固溶体方式存在于金属中的气体的饱满浓度，叫做该条件下气体在金属中的溶解度。明显，温度不同，压力不同，气体在金属中的溶解度也不同。金属中的气体含量是指在必定条件下金属中所吸收的气体总量，而不论气体在金属中的存在形状，也不论是否达至饱满。气体溶解度和气体含量常用两种办法表明：一种是体积表明法，即用每100克金属中含有的气体在标准状况(一个大气压和摄氏零度)下的体积来表明，单位是mL/100g。另一种是质量表明法，即用金属中气体含量的质量比来表明，单位是ppm(即×l0-6)。 |
