图2 压力和温度对铝液H溶解度的影响
Anyalebechi和Tiryakioğlu对检测的H溶解度数据进行拟合，其中Tiryakioğlu考虑检测数据为正态分布而取最大值进行拟合，而Anyalebechi对所有溶解度数据进行拟合，图3为本研究计算的750 ℃下溶解度曲线与推荐经验公式的比较。可见，计算的[H]溶解度与Anyalebechi报道的较为接近，差值约为Anyalebechi推荐的经验公式计算值的10%左右，可能是铝液中存在气泡形态的(H2)导致的检测误差。
图3 750℃下压力对铝液H溶解度的影响
2.2 熔池深度对铝液H溶解度的影响
综上所述，通过降低铝液温度和压力可以降低铝液的[H]溶解度，或者根据铝液的[H]溶解度来选取温度和压力的控制范围。例如在实际生产过程中，铝液在铸造前必须保持一定的过热度，大部分铝合金要求铝液铸造前温度低于750 ℃，此时控制压力低于3.5×103 Pa时，100 g铝液最大H溶解度低于0.2 mL，见图4。
图4 压力和温度对铝液H溶解度的影响
图5中灰色区域为铝液[H]溶解度低于0.2 mL时的工艺参数控制范围。可以看出，温度越低对熔池深度和真空度的控制范围越宽，当铝液温度为675 ℃时极限真空条件下的熔池深度应低于0.38 m，但是在实际生产过程中需要考虑铸造工序对过热度的控制要求，铝液温度为750 ℃时极限真空条件下的熔池深度应低于0.14 m，才能保证真空除气效率满足生产要求，但是极限真空难以达到或保持稳定，当真空度小于2×103 Pa，控制熔池深度小于0.07 m，则铝液熔池[H]溶解度小于0.2 mL。应该指出，实际生产过程中铝液熔池[H]溶解度随着深度而变化，反应了真空除气过程的热力学条件，随着除气过程以及内部传质过程的进行，熔池[H]浓度主要受到边界条件的控制。
图5 铝液[H]溶解度低于0.2 mL/100g的控制范围
综上所述，电解铝液中氢含量一般大于0.35 mL/100g，当铝液置于真空环境中后，由于压力较低导致铝液熔池靠近液面区域的[H]溶解度降低，铝液中[H]析出形成气泡(H2)并上浮去除，见图6中熔池K点位置以上区域。随着除气过程的进行，熔池内部形成[H]浓度梯度，熔体中[H]通过扩散传质或对流传质的方式向液面传质并在液面形成气体形式的(H2)，见图6。因此，影响铝液真空除气效率的热力学因素是真空度、熔池深度和形状、温度，同时考虑其他动力学因素的除气过程的影响。
