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电子束熔炼是一种特殊的真空冶金设备

2021-04-22 10:58:36

随着科学技术的迅速发展,对高纯金属及合金的需要量越来越多,常规的冶炼方法已很难满足要求,而真空电子束熔炼是一种有效提纯方法,特别是对于在冶炼温度下具有较低蒸汽压的金属和合金更为有效。

大功率电子枪技术可对如Ta、Nb、Mo、Ti、Cr、Cu等金属进行净化,及提精。作为超导线的基体材料所采用的高纯铜,必须具有很高的纯度(99.99%以上),而且要求结构致密,无气孔等缺陷。完全依靠电子枪技术。

电子束熔炼

工作原理:电子束熔炼是一种特殊的真空冶金设备。利用炉中的电子枪可将几十至数百kW的高能电子束聚焦在1cm2左右的焦点上,产生3500°C以上的高温。当高能电子束聚焦在欲熔炼的钨、钼、钽、铌、锆等难熔金属原料上时,就能够将这些金属熔化,达到熔炼或提纯的目的。由于高温区域有限熔化的金属需要一点一点地滴入下面的熔池经结晶器冷却凝固成锭。在高真空和高温的作用下液态金属中的气体和杂质大量蒸发。从而得到高纯度的致密的凝固态金属锭。

电子束熔炼炉是高温难熔金属熔炼和提纯的专用设备。电子束熔炼在高真空下进行,熔炼时的过热温度高,维持液态的时间长,使材料的精炼提纯作用得以充分有效地进行。电子束熔炼时,材料主要发生脱气、分解、脱氧、金属杂质的挥发和不熔杂质的上浮等。其中,不熔杂质上浮而富集在铸锭顶部可在切头时去除在真空下电子枪的阴极被加热产生热电子逸出。在加速电压(大于20kV)的作用下热电子向阳极(零电位)加速运动。

由于聚束极的作用电子束从阳极的中心孔通过向下继续运动经磁聚焦透镜的多次聚焦和磁偏转扫描透镜的调节使电子束准确而集中地击到原料棒的表面。在原料和熔池表面产生3000°C以上的温度原料的表面被加热、熔化、滴入熔池中。熔池就是锭上端的熔化部分其周围是水冷铜坩埚(结晶器)。由于电子束的加热作用熔池保持不断地上下、内外对流。随着熔化的原料不断滴入熔池表面不断上升拖锭装置又将锭不断向下拉动使熔池表面保持一定高度。

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电子束熔炼炉

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