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1、真空冶金现状、新技术及其发展方向摘要：叙述了真空冶金的分类；重点介绍了真空感应熔炼（VIM）、真空（自耗）电弧重熔(VAR)、电子束重熔、冷坩埚熔炼(ColdWallCrucibleMelting)、真空电弧双电极重熔(VADER)、循环真空脱气法RH及RH-OB法；分析了真空冶金的独特优势；讨论了几种常用的真空冶金技术、特点及其应用范围；讨论了新材料制备工艺方法的选择。关键词：真空冶金、特种冶炼、熔炼、重熔随着科技的进步，生产生活中要求材料的性能也不断提高，功能材料的应用也日益广泛。应用最多的还要数金属材料，对金属材料的各种性能提出了越来越苛刻的
2、要求，普通的冶金产品就很难达到要求，所以特种冶金越来越被很多人看好。特种冶金不仅在钢铁冶金，而且在有色金属加工、机械加工、航空航天和电子材料等工业领域发挥着日益重要的作用，尤其是在特种钢和合金材料的生产中，现在很多牌号的产品都由效率高、冶金质量好、竞争能力强的特种冶炼方法来承担。特种冶炼方法中真空冶金占据着半壁江山。所谓真空冶金是指在隔绝空气条件下（小于大气压）精炼和浇注金属以提高产品纯洁度的一种冶金方法。真空冶金中，作为金属材料制备工艺主体仍是:真空熔炼(真空感应熔炼VIM、真空电弧重熔VAR、真空电子束熔炼VEBM、电子束重熔);真空二次精炼(
3、钢包真空处理Gazad、循环真空脱气RH-OB、真空电弧精炼VAD、真空脱碳精炼VOD、真空氩氧精炼AOD-VCR)、冷坩埚熔炼（ColdWallCrucibleMelting）、 真空电弧双电极重熔(VADER)。后面两种属于特种冶金中的新技术。1、非真空下冶金的局限性和真空冶金的优点[2]1.1大气冶金过程的局限性：活泼金属易氧化，合金成分难精确控制；金属熔池与空气作用，合金中含有害气体难去除；大气下熔炼抑制了挥发过程，不能去除有害元素。1.2真空冶金的优点：没有使材料污染的炉气；防止气态金属再氧化；降低金属还原温度和蒸发温度；解决常压下难以解
4、决的问题；蒸汽压比基体金属高的杂质元素，可通过挥发去除，易氧化元素Al、Mg、Zr、B等成分容易控制。2、几种常用熔炼方法的特点及应用[3]2.1 真空感应熔炼（VIM）真空感应熔炼是高温合金生产的重要工艺,特别是对含有铝、铁等活泼元素较多的元素的合金,必须采用真空感应熔炼工艺。美国已有容量为60吨的真空感应炉和精密铸造真空感应炉达100座以上。近年来,在真空感应熔炼高温合金时,国外已广泛采用电子计算机进行控制和调整成分。我国比较先进的技术是对镁的含量的控制及建立了数学模型,并成功地用于生产。为了提高真空感应熔炼金属的纯净度,国外的方法是:严格控制
5、原材料的纯净度、提高坩埚材料的稳定性、延长精炼时间、吹氩搅拌脱氮、过滤技术等。2.1.1VIM法的特点及应用(1)金属熔炼、熔化、合金化及浇注均在真空条件下进行,避免了因与大气的相互作用而污染。(2)在真空条件下,碳具有很强的脱氧能力,其产物CO被抽至系统之外,克服了采用脱氧剂的脱氧产物的污染。(3)可以精确控制成分,特别是Al、Ti、B、Zr等可控制在很窄范围之内。(4)低熔点有害杂质、微量元素及气体可被去除,还可以消除二次氧化。强烈的搅拌速度可加快反应速度,并使熔池温度均匀、成分均匀。(5)熔炼与铸造操作容易。(6)存在冶炼过程中坩埚耐火材料污
6、染金属问题。在国外,真空感应熔炼主要是用来生产真空电弧重熔的电极。在国内,真空感应熔炼是基本的熔炼方法,主要用于熔炼高温合金、高强度钢和超高强度钢。2.1.2 辅助方法(1)采用CaO耐火材料(2)电磁搅拌(3)过滤(4)加稀土元素2.2 真空（自耗）电弧重熔(VAR)真空自耗(电弧)熔炼是高温合金的主要熔炼方法。2.2.1 特点(1)重熔过程能使部分不稳定的氧化物、氮化物分解或被碳还原,或使稳定的氧化物、氮化物通过熔池上浮净化合金液体。(2)气体和有色金属杂质在真空下去除,但不能脱硫。(3)易氧化元素不易烧损。(4)对活性元素(如A1、Ti)而言
7、的惰性性质和在铸绽中得到的控制凝固组织,铸绽的一致性和均匀性较好。(5)夹杂物数量少、体积大。存在树状晶环和“白点”缺陷所生产的铸链总是园柱形,铸绽的表面质量较差2.2.2 应用它主要用来生产活泼金属铁、锆和难熔金属钨和钼。50年代初,在国外开始用来重熔高温合金。目前是高温合金的最佳冶炼方法之一。2.3电子束重熔电子束重熔法是在高真空和高温的条件下使钢或合金获得净化精炼的一种熔炼方法。它与钢和合金的其他特种熔炼方法相比，有以下特点：（1）电子束重熔是在很高的真空度（可达10-5mmHg—0.00133Pa）下进行的。它比真空感应炉、真空电弧炉的真空
8、度要高的多。因此对于金属中的气体、非金属夹杂以及某些有害元素的去除要完整和彻底的多。净化精炼反应的速率也比较其他真空炉来的
