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    電子束熔煉是一種特殊的真空冶金設備

    2021-04-22 10:58:36

    隨著科學技術的迅速發展,對高純金屬及合金的需要量越來越多,常規的冶煉方法已很難滿足要求,而真空電子束熔煉是一種有效提純方法,特別是對于在冶煉溫度下具有較低蒸汽壓的金屬和合金更為有效。

    大功率電子槍技術可對如Ta、Nb、Mo、Ti、Cr、Cu等金屬進行凈化,及提精。作為超導線的基體材料所采用的高純銅,必須具有很高的純度(99.99%以上),而且要求結構致密,無氣孔等缺陷。完全依靠電子槍技術。

    電子束熔煉

    工作原理:電子束熔煉是一種特殊的真空冶金設備。利用爐中的電子槍可將幾十至數百kW的高能電子束聚焦在1cm2左右的焦點上,產生3500°C以上的高溫。當高能電子束聚焦在欲熔煉的鎢、鉬、鉭、鈮、鋯等難熔金屬原料上時,就能夠將這些金屬熔化,達到熔煉或提純的目的。由于高溫區域有限,熔化的金屬需要一點一點地滴入下面的熔池,經結晶器冷卻,凝固成錠。在高真空和高溫的作用下,液態金屬中的氣體和雜質大量蒸發。從而得到高純度的致密的凝固態金屬錠。

    電子束熔煉爐是高溫難熔金屬熔煉和提純的專用設備。電子束熔煉在高真空下進行,熔煉時的過熱溫度高,維持液態的時間長,使材料的精煉提純作用得以充分有效地進行。電子束熔煉時,材料主要發生脫氣、分解、脫氧、金屬雜質的揮發和不熔雜質的上浮等。其中,不熔雜質上浮而富集在鑄錠頂部,可在切頭時去除在真空下,電子槍的陰極被加熱產生熱電子逸出。在加速電壓(大于20kV)的作用下,熱電子向陽極(零電位)加速運動。

    由于聚束極的作用,電子束從陽極的中心孔通過,向下繼續運動,經磁聚焦透鏡的多次聚焦和磁偏轉掃描透鏡的調節,使電子束準確而集中地擊到原料棒的表面。在原料和熔池表面產生3000°C以上的溫度,原料的表面被加熱、熔化、滴入熔池中。熔池就是錠上端的熔化部分,其周圍是水冷銅坩堝(結晶器)。由于電子束的加熱作用,熔池保持不斷地上下、內外對流。隨著熔化的原料不斷滴入,熔池表面不斷上升,拖錠裝置又將錠不斷向下拉動,使熔池表面保持一定高度。

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