高纯氩气在铝/稻壳灰 (Al/RHA) 复合材料的制造过程中起着至关重要的保护屏障作用。通过覆盖熔融铝的表面，氩气将熔体与周围大气物理隔离，直接防止氧化物的形成和导致结构缺陷的气体吸收。
通过有效置换大气中的氧气和水分，氩气可以防止铝复合材料中最常见的两种失效原因：氧化（炉渣形成）和气孔（氢气气泡）。
保护机制
形成惰性屏障
在熔炼和搅拌阶段，铝与大气具有高度反应性。
高纯氩气比空气密度大，使其能够覆盖在熔体表面并形成稳定、非反应性的保护层。
这种隔离是保持基材质量的基本机制。
防止氧化物形成
在没有保护的情况下，熔融铝会立即与氧气反应生成氧化铝炉渣（氧化）。
这种炉渣会作为杂质，削弱基体并干扰稻壳灰 (RHA) 颗粒的整合。
氩气可确保熔体保持清洁，防止这些脆性氧化物夹杂物损害复合材料的强度。
对抗气孔和污染
消除氢气吸收
大气中的水分对铝铸件质量构成重大威胁。
熔融铝会轻易吸收水分中的氢气，这些氢气在金属凝固时会形成气孔（微小气泡）。
通过排除潮湿的空气，氩气消除了氢气的来源，从而得到致密、无孔的材料。
确保机械性能
使用铝/稻壳灰复合材料的最终目标是实现特定的机械性能。
气孔和氧化物会充当应力集中点，在载荷作用下成为裂纹和失效的起点。
维持严格的氩气气氛可确保铝基体的纯度，这对于可靠的机械性能至关重要。
应避免的操作风险
覆盖不一致的风险
氩气的有效性完全取决于维持连续、无中断的大气。
如果气体流动中断或防护层破裂，氧化几乎会立即发生。
部分屏蔽通常与无屏蔽一样危险，因为它会导致间歇性污染，从而导致材料性能不可预测。
为您的项目做出正确选择
为确保您的铝/稻壳灰复合材料达到其性能潜力，请考虑您的具体质量要求。
- 如果您的主要关注点是结构完整性：优先考虑密封的炉体环境，以消除所有氢气引起的孔隙风险。
- 如果您的主要关注点是材料纯度：确保持续的高纯氩气流，以防止导致基体退化的炉渣形成。
严格控制大气环境是您可以采取的最有效的措施，以保证高质量的铝复合材料。
总结表：
| 保护机制 | 在铝/稻壳灰加工中的作用 | 对材料质量的好处 |
|---|---|---|
| 惰性屏蔽 | 置换氧气和水分 | 防止脆性氧化铝炉渣/氧化 |
| 氢气排除 | 阻挡大气中的水分 | 消除气孔和空隙 |
| 表面覆盖 | 隔离反应性熔体 | 确保稻壳灰颗粒的清洁整合 |
| 纯度控制 | 保持基体完整性 | 提高密度和机械强度 |
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参考文献
- Din Bandhu, F. Naderian. Recycling of agro-industrial waste by fabricating laminated Al-metal matrix composites: a numerical simulation and experimental study. DOI: 10.1007/s12008-024-01759-5
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
