Переплав металлов и сплавов в вакууме

Температурами плавления

Технология и свойства металлов и сплавов со средними

Для достижения высокой степени чистоты Ме и сплавов применяется переплав их в вакууме (< 10^{-3 мм рт.ст.) – он позволяет удалить летучие примеси и значительно снизить содержание газов в них. Переплав осуществляется в индукционных вакуумных печах, вакуумных дуговых, а также в электронно-лучевых печах (мощностью до 600 – 800 кВт).}

Для удаления кислорода в условиях вакуума при переплаве Ме проводится их раскисление, так как многие окислы Ме не могут диссоциировать при давлениях, создаваемых насосами. Например, при 1 800 ^оС для диссоциации SiO₂ нужно давление 0,76∙10^{-12 мм рт.ст.,} MnO – 0,76∙10^{-10 мм рт.ст.,} Al₂O₃ – 0,76∙10^{-17 мм рт. ст. При переплаве нужно добавлять раскисляющие элементы (С, Н}₂) или металлические раскислители (Si, Al, Li и др.), которые дают газообразные продукты реакции, нерастворимые в жидком Ме. Наиболее эффективным является С, реакция с которым О идет по реакциям: С + О_х = СО_х. Снижение давления в системе ведет к увеличению окислительной способности С.

Удаление N₂ и Н₂ возрастает с увеличением температуры. Процессу удаления N₂ способствует кипение Ме, сопровождающее процесс раскисления. Тигли для вакуумной плавки (в индукционных печах): Fe (MgO, чистота 98 % или Al₂O₃ + ZrO₂); Ni (MgO, чистота 98 % или Al₂O₃); Cu, Ge, Sn, Al, Au (графит).

Переплавка в дуговых вакуумных печах имеет преимущество перед индукционной – можно получать слитки из Ме с высокой t_пл (жаропрочные сплавы на основе Fe и Ni, тугоплавкие Ме – Ti, Mo и их сплавы). Одна из разновидностей дуговых печей – плавка в автотигле (гарниссаже): жидкий Ме находится на внутренней поверхности медного водоохлаждаемого кокиля, имеющего форму чаши, которая имеет корку затвердевшего Ме (гарниссажа) – эта корка играет роль тигля, толщина корки регулируется расходом охлаждающей Н₂О и мощностью дуги.

Электронно-лучевые печи. Нагрев Ме производится за счет торможения пучка электронов, ускоряемых в поле с высоким потенциалом (в поверхностных слоях облучаемого объекта). Энергия электронного пучка превращается в тепло и рентгеновское излучение (≈ 1 %). Преимущество – параллельность пучка хорошо регулируется системами электростатической и электромагнитной фокусировки. Применяются эти печи для получения слитков тугоплавких Ме (Та, Nb) высокой степени очистки от примесей с давлением больше 7,6∙10^{-3 мм рт. ст., а также для электронно-лучевой зонной очистки тугоплавких Ме – можно получить монокристаллы тугоплавких Ме (}W, Mo) в виде прутков с высокой чистотой Ме (без примесей других Ме и газов).

Дата добавления: 2014-11-25