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。
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,热电子亚新app官网极(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轰击到原料棒的表面。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。