Исследование механизмов фильтрации является основой для разработки и применения любых технологий фильтрации. Поверхностное межфазное взаимодействие между включениями и фильтрующим материалом в высокотемпературном расплаве носит весьма сложный характер, а процесс течения расплава в фильтре трудно наблюдать, хотя и были выдвинуты гипотезы о формировании фильтрационных осадков. Существуют соответствующие теории, такие как эффект, механическое задержание, адсорбция в глубоком слое и ректификационная пенка, однако до сих пор не сформировалось единого понимания этого явления. Фильтрация расплава алюминия не представляет собой единичный физический процесс фильтрации, а при определённых условиях частицы и фильтрующие материалы взаимодействуют посредством столкновений, перехвата, осаждения, диффузии, колебаний потока, химических реакций и т. д., что приводит к результату, обусловленному взаимодействием множества факторов на основе определённого механизма. К этим факторам относятся: параметры фильтра (размер и распределение пор, плотность фильтра (ppi), размер, форму, пористость, извилистость каналов и материал фильтрующего материала), параметры примесей (размер, количество, концентрация и характер включений), параметры расплава (температура, время, расход, вязкость, удельный вес, объем фильтрации, напор, тип сплава), использование рафинера, скорость фильтрации, предварительная обработка и т. д.).
В исследовании механизма фильтрации в основном изучается влияние различных параметров на поведение процесса фильтрации и удержания расплава с точки зрения термодинамики, кинетики и механики жидкостей. Модель массопереноса в поле течения с учетом включений в фильтрующей среде для расплава позволяет прогнозировать и оптимизировать фактический процесс фильтрации и эффективность фильтрации. В связи с этим исследователи из разных стран провели многосторонние исследования, построив модели и проведя промышленные испытания различных методов фильтрации, и добились многих полезных результатов.
В начале 1980-х годов были обобщены два типа механизмов фильтрации: фильтрация в глубоком слое и фильтрация через фильтрационный осадок. Система математических моделей используется для описания краткосрочного механизма фильтрации и эффективности фильтрации при различных параметрах фильтрации частиц TiB₂ в расплаве алюминия. Приведена зависимость между кинетическими параметрами — размером фильтрующего материала, размером включений и расходом расплава — а также проведена экспериментальная проверка модели.
Помимо механизма физической фильтрации, одним из механизмов удержания на поверхности фильтра является также химическая адсорбция между фильтром и включениями. Каналы фильтра имеют относительно небольшой размер, и расплав имеет достаточную площадь контакта с внутренней стенкой фильтра. Включения, удерживаемые потоком жидкости, находятся близко к поверхности стенок, и, как правило, между включениями и расплавленным металлом не происходит проникновения; причём, чем меньше размер включений, тем хуже их смачиваемость, и как только включения вступают в контакт с поверхностью фильтрующего материала, обладающего лучшей относительной смачиваемостью, они легко отрываются от расплава и адсорбируются этой поверхностью.
Эффект выпрямления также является одним из физических механизмов фильтрации. Способность фильтра (сетки) к выпрямлению заставляет турбулентный поток расплавленного металла, проходящий через фильтр (сетку), переходить в ламинарное состояние. После прохождения расплава через фильтр ему необходимо пройти более длинную переходную зону, чтобы восстановить турбулентное состояние, что снижает вторичное окисление расплавленного металла и эрозию формы, а также играет заметную роль в удалении наплава.