熔体氮气净化(melt purification by nitrogen)

用氮气作为净化剂的熔体炉内净化方法。氮气在铝的熔炼温度下，不溶解也不与熔融铝及铝中溶解的气体起化学反应，所以在铝合金熔炼时常用它来净化熔体。

除气利用的是分压差除气原理。根据西弗特(Sievert)定律，当温度不变时，气体的溶解度S与气体分压p的平方根成正比：

S=KP^1/2

式中K为常数。假如熔体中气体的分压较大并与外界的气体存在很大的分压差，熔体中的气体就会产生较大的除气驱动力向外逸出。氮气净化正是根据这一原理。当向熔体中吹入纯净的氮气时，氮气在熔体中形成气泡，在氮气泡与熔体构成的体系中，气泡中氢的最初分压P_h´=0，而熔体中氢的分压P_h》0，在熔体与气泡间存在较大的分压差，这样熔体中的氢会迅速地向气泡中扩散。氢原子进入气泡以后2[H]={H₂}复合成分子，随气泡一起逸出。这一过程可一直进行到熔体和气泡间分压差消失为止，完成除气过程，见图1。

除夹杂原理示意图除夹杂是根据热力学第二定律，当熔体、杂质和气泡三者间的表面能满足下列关系时，杂质能自动吸附到气泡的表面上。

σ_金-杂+σ_金-气>σ_气-杂

在熔体中，铝液和氧化物夹杂间相互不润湿，σ_金-杂值小，铝液和气泡间也相互不润湿，σ_金-气值也小。这样气泡就很容易和夹杂润湿，吸附到气泡表面上。气泡在熔体中上浮的过程中与悬浮状态的杂质相遇，杂质便被吸附在气泡表面上而被带出熔体，见图2。

除气和除夹杂均靠气泡的表面作用，气泡越细小、越分散、与熔体接触面积越大。在熔体中停留的时间越长，净化的效果就越佳。一般氮气中均含有一定的H₂O气，易在气泡表面形成氧化皮膜，改变了气泡表面的性质，从而影响净化效果。在高温(800℃以上)下氮和铝也会发生反应生成有害夹杂氮化铝。因此，现代多采用稳定性更好的氩气净化熔体或用氮气作为载体同时吹入粉状熔剂来提高氮气的净化效果。镁和氮易生成氮化镁，含镁量高(含2％Mg以上)的铝合金不能用氮气净化。