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真空感應(yīng)熔煉與真空感應(yīng)燒結(jié)介紹
2024-08-29
真空感應(yīng)熔煉技術(shù)是目前加熱金屬材料最高效、最快速、低耗、節(jié)能、環(huán)保的感應(yīng)加熱技術(shù)。該技術(shù)主要在真空感應(yīng)電爐等設(shè)備中實現(xiàn)，應(yīng)用范圍十分廣泛。將固態(tài)的金屬原料放在線圈包裹的坩堝中，當(dāng)電流通過感應(yīng)線圈時，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在金屬料內(nèi)部產(chǎn)生渦流，當(dāng)電流熱量大于金屬料散熱的速度時，熱量不斷積累，達(dá)到一定程度時，金屬就由固態(tài)熔化為液態(tài)，達(dá)到冶煉金屬的目的。在此過程中，由于整個過程都在真空環(huán)境中進(jìn)行，有利于除去金屬內(nèi)部的氣體雜質(zhì)，得到的金屬合金材料較為純凈。同時，在冶煉過程中，通過控制真空環(huán)境和感應(yīng)加熱，可以調(diào)節(jié)冶煉溫度，及時補充合金金屬，達(dá)到精煉的目的。在熔煉過程中，由于感應(yīng)熔煉技術(shù)的特點，坩堝內(nèi)部的液態(tài)金屬材料由于電磁力的相互作用可以自動攪拌，使其成分更加均勻。這也是感應(yīng)熔煉技術(shù)的一大優(yōu)勢。
真空感應(yīng)冶煉與傳統(tǒng)冶煉相比，具有節(jié)能、環(huán)保、工人工作環(huán)境好、勞動強度低等巨大優(yōu)勢。采用感應(yīng)熔煉技術(shù)，最終得到的合金材料雜質(zhì)更少，合金的添加比例更為適宜，能更好地滿足工藝對材料性能的要求。
真空感應(yīng)冶煉技術(shù)已得到大規(guī)模應(yīng)用，從實驗研究用的幾公斤的感應(yīng)爐到實際生產(chǎn)用的幾十噸容量的大型感應(yīng)爐，因其具有操作技術(shù)簡單，熔煉過程容易控制，熔煉溫度快，冶煉金屬成分均勻等優(yōu)點，有很大的應(yīng)用前景，近年來得到了迅速發(fā)展。
真空燒結(jié)是指在真空度為(10-10-3Pa)的環(huán)境中，將金屬、合金或金屬化合物粉末在低于熔點的溫度下燒結(jié)成金屬制品、金屬毛坯。在真空條件下燒結(jié)，金屬與氣體不發(fā)生反應(yīng)，不受吸附氣體的影響。不僅致密化效果好，而且能起到凈化還原的作用，降低燒結(jié)溫度，比室溫?zé)Y(jié)可降低100℃～150℃，節(jié)省能耗，提高燒結(jié)爐壽命，獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。
對于某些材料來說，需要通過加熱使原子轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)顆粒間的結(jié)合，而感應(yīng)燒結(jié)技術(shù)在這個過程中就起到了加熱的作用。真空感應(yīng)燒結(jié)的優(yōu)點在于，在真空條件下有利于減少氣氛中的有害物質(zhì)(水蒸氣、氧、氮等雜質(zhì))，避免脫碳、氮化、滲碳、還原、氧化等一系列反應(yīng)的發(fā)生。在燒結(jié)過程中，孔隙中的氣體量減少，減少了氣體分子的化學(xué)反應(yīng)，同時在材料出現(xiàn)液相之前就將材料表面的氧化膜去除，使材料在熔化結(jié)合時結(jié)合更加致密，提高其耐磨性、強度。此外，真空感應(yīng)燒結(jié)對降低產(chǎn)品成本也有一定的作用。
由于真空環(huán)境下氣體含量比較低，熱的對流和傳導(dǎo)可以忽略不計，熱量主要以輻射的形式從加熱元件傳遞到材料表面，選擇時要根據(jù)具體的燒結(jié)溫度和材料的物理化學(xué)性質(zhì)來決定，合適的加熱元件也很重要。與真空電阻加熱相比，感應(yīng)燒結(jié)采用中頻電源加熱，在一定程度上避免了采用電阻加熱的真空爐的高溫絕緣問題。
目前，感應(yīng)燒結(jié)技術(shù)主要應(yīng)用于鋼鐵、冶金等領(lǐng)域。此外，在特種陶瓷材料上，感應(yīng)燒結(jié)可增強固體顆粒間的結(jié)合，有利于晶粒長大，壓縮空隙，進(jìn)而提高致密度，形成致密的多晶燒結(jié)體。感應(yīng)燒結(jié)技術(shù)在新型材料研究中也正得到越來越廣泛的應(yīng)用。
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