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    真空電子束熔煉的原理、工藝特點及冶金效果

    2020-11-20 09:48:00

    在高真空下,將高速電子束流的動能轉換為熱能作為熱源來進行金屬熔煉的一種真空熔煉方法。簡稱EBM。

    在高真空條件下,陰極由于高壓電場的作用被加熱而發射出電子,電子匯集成束,電子束在加速電壓的作用下,以極高的速度向陽極運動,穿過陽極后,在聚焦線圈和偏轉線圈的作用下,準確地轟擊到結晶器內的底錠和物料上,使底錠被熔化形成熔池,物料也不斷地被熔化滴落到熔池內,從而實現熔煉過程,這就是電子束熔煉原理。

    電子束爐的加速電壓一般使用在三萬伏左右,引起的X射線損失*大不超過0.5%,二次發射電子的損失會更少。所以電子束的能量幾乎是全部由電能轉換為動能,再由動能轉換為熱能。電子的運動速度V(km/s)可由下式確定:

    W=593v(km/s)

    式中v為加速電壓,V。

    真空電子束熔煉的原理、工藝特點及冶金效果

    真空電子束熔煉的工藝特點是在高真空環境下進行熔煉(熔煉真空度一般在10至10Pa),熔煉時熔池的溫度及其分布可控,熔池的維持時間可在很大的范圍內調整;熔煉是在水冷銅坩堝(結晶器)內進行的,可以有效地避免金屬液被耐火材料污染。因此可以說,電子束熔煉為一些金屬材料、特別是難熔金屬提供了一種不可缺少的精煉手段。

    電子束熔煉過程存在3種基本的冶金反應:(1)除氣。電子束熔煉可除去大多數金屬中的氫、且氫的去除很容易,一般在爐料被熔清之前即已基本完成:由于真空度高,熔池溫度及處于液態的時間可控,脫氮效果也很高。(2)金屬雜質的揮發。在電子束熔煉溫度下,凡是比基體金屬蒸氣壓高的金屬雜質均會不同程度地得以揮發去除。(3)去除非金屬夾雜物。氧化物及氮化物夾雜物在電子束熔煉溫度及真空度下,有可能分解出[O]及[N]被去除;還可以通過碳氧反應而被去掉;此外,錠子自下而上的順序凝固特點也有利于非金屬夾雜物的上浮。

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