电子束熔炼:高真空下,将高速电子束流的动能转换为热能作为热亚新app官网进行金属熔炼的一种真空熔炼方法。简称EBM。电子束熔炼技术
在高真空条件下,阴极由于高压电场的作用被加热而发射出电子,电子汇集成束,电子束在加速电压的作用下,以极高的速度亚新app官网极运动,穿过阳极后,在聚焦线圈和偏转线圈的作用下,准确地轰击到结晶器内的底锭和物料上,使底锭被熔化形成熔池,物料也不断地被熔化滴落到熔池内,从而实现熔炼过程,这就是电子束熔炼原理。图1是电子束熔炼原理示意图。电子束炉的加速电压一般使用在三万伏左右,引起的X射线损失ZUI大不超过0.5%,二次发射电子的损失会更少。所以电子束的能量几乎是全部由电能转换为动能,再由动能转换为热能。电子的运动速度V(km/s)可由下式确定:
W=593v(km/s)
式中v为加速电压,V。
电子束熔炼的工艺特点是在高真空环境下进行熔炼(熔炼真空度一般在10至10Pa),熔炼时熔池的温度及其分布可控,熔池的维持时间可在很大的范围内调整;熔炼是在水冷铜坩埚(结晶器)内进行的,可以有效地避免金属液被耐火材料污染。因此可以说,电子束熔炼为一些金属材料、特别是难熔金属提供了一种不可缺少的精炼手段。
电子束熔炼过程存在3种基本的冶金反应:(1)除气。电子束熔炼可除去大多数金属中的氢、且氢的去除很容易,一般在炉料被熔清之前即已基本完成:由于真空度高,熔池温度及处于液态的时间可控,脱氮效果也很高。(2)金属杂质的挥发。在电子束熔炼温度下,凡是比基体金属蒸气压高的金属杂质均会不同程度地得以挥发去除。(3)去除非金属夹杂物。氧化物及氮化物夹杂物在电子束熔炼温度及真空度下,有可能分解出[O]及[N]被去除;[O]还可以通过碳氧反应而被去掉;此外,锭子自下而上的顺序凝固特点也有利于非金属夹杂物的上浮。