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镁熔炼炉中镁与氧的作用

发布日期:2019-10-29 15:36 浏览次数:

镁与氧的作用

镁熔炼炉镁与氧的亲和力要比铝与氧的亲和力大,通常金属与氧的亲和力可由它们的氧化物生成热和分解压来判断。氧化物的生成热越大,分解压越小,则与氧的亲和力就越强。镁与 1g 原子氧相比和时,放出 598J 的热,而铝放出 531J 的热。

镁和铝的另一区别是,没被氧化后表面形成疏松的氧化膜,其致密度系数α=0.79(Al2O3 的α =1.28),这种不致密的表面膜,不能阻碍反应物质的通过,使氧化得以不断进行,其氧化动力学曲线呈直线式,而不是抛物线式,可见氧化速率与时间无关,氧化过程完全由反应界面所控制。镁的氧化与温度关系很密切,温度较低时,镁的氧化速率不大,温度高于 500℃,氧化速率加快,当温度超过熔点 650℃时,其氧化速率急剧增加,一旦遇氧就会发生激烈的氧化而燃烧,放出大量的热。反应生成的氧化镁绝热性能很好,使反应界面所产生的热不能及时的向外扩散,进而提高了界面上的温度,这样恶性循环必然会加速镁的氧化,燃烧反应更加剧烈。反应界面的温度越来越高,甚至可达 2850℃,远高于镁的沸点(1107℃)引起镁熔液大量气化,甚至导致发生爆炸。在金属中添加微量的金属铍(w(Be)=0.002%~0.01%)可提高镁熔液的抗氧化性能。由于铍是镁的表面活性元素,富集于镁熔液表面,致使表面含铍量约为合金中含铍量的 10 倍,并优先氧化,氧化铍的致密度系数α =1.71,故氧化铍充填于氧化镁膜的孔隙中,形成致密的复合氧化膜。但铍的加入量不易过多,过多会引起晶粒粗化。降低力学性能,并加大热裂倾向。当温度高于 750℃时,铍对镁的抗氧化作用大为降低。而镁合金的熔炼温度一般均高于 750℃,因此用铍防止镁合金氧化仅是一种辅助措施。


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