极端条件下材料的制备电磁悬浮熔炼技术.ppt

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2、术特点 主要内容主要内容一、悬浮熔炼一、悬浮熔炼基本概念基本概念悬浮熔炼悬浮熔炼技术是在熔炼过程中使被熔材料呈技术是在熔炼过程中使被熔材料呈悬浮或准悬浮悬浮或准悬浮状态的技术状态的技术。该技术是一种该技术是一种理想理想的熔炼技术，其最突出的的熔炼技术，其最突出的优点是优点是排除排除了在高温条件下坩埚材料对熔体了在高温条件下坩埚材料对熔体的的污染污染，是当今，是当今最先进最先进的材料制备技术之一。的材料制备技术之一。一、悬浮熔炼一、悬浮熔炼悬浮熔炼技术分类悬浮熔炼技术分类电磁悬浮光悬浮声悬浮气流悬浮静电悬浮离子束悬浮悬浮熔炼技术 一、悬浮熔炼一、悬浮熔炼基本概念基本概念悬浮熔炼技术分类悬浮熔炼技

3、术分类二、电磁悬浮技术二、电磁悬浮技术概念及原理概念及原理应用范围应用范围优点及实际问题分析优点及实际问题分析三、冷坩埚真空感应熔炼技术三、冷坩埚真空感应熔炼技术原理及技术特点原理及技术特点 主要内容主要内容二、电磁悬浮熔炼技术二、电磁悬浮熔炼技术电磁悬浮熔炼技术的基本概念电磁悬浮熔炼技术的基本概念采用采用电磁力电磁力悬浮技术使熔融的悬浮技术使熔融的合金合金熔液悬浮熔液悬浮起来，不与坩埚接触以获得起来，不与坩埚接触以获得高洁净度高洁净度的熔炼方法。的熔炼方法。电磁悬浮熔炼炉二、电磁悬浮熔炼技术二、电磁悬浮熔炼技术电磁悬浮熔炼技术的原理电磁悬浮熔炼技术的原理悬浮熔炼技术电磁悬浮熔炼原理图电磁悬浮

4、熔炼原理图线圈中通高频交流电线圈中通高频交流电线圈周围线圈周围-通高频交变磁通高频交变磁场场物料内产生感应涡流物料内产生感应涡流悬浮力悬浮力物料自重物料自重（力平衡）（力平衡）二、电磁悬浮熔炼技术二、电磁悬浮熔炼技术电磁悬浮熔炼系统的结构电磁悬浮熔炼系统的结构悬浮熔炼技术电磁悬浮系统结构图电磁悬浮基本电路圆锥形悬浮线圈实现对物体的悬浮，通常采用倒锥型多匝串联线圈实现对物体的悬浮，通常采用倒锥型多匝串联线圈保持稳定悬浮，要在悬浮物上部设置稳定线圈保持稳定悬浮，要在悬浮物上部设置稳定线圈电流方向与悬浮线圈电流方向相反电流方向与悬浮线圈电流方向相反二、电磁悬浮熔炼技术二、电磁悬浮熔炼技术电磁悬浮熔炼

5、技术的应用范围电磁悬浮熔炼技术的应用范围悬浮熔炼技术活泼金属活泼金属高纯金属高纯金属合金、金属合金、金属间化合物间化合物高熔点金属高熔点金属稀土金属、合金、稀土金属、合金、Ti及其合金、铀土、及其合金、铀土、碱土金属和合金碱土金属和合金超纯溅射靶材、镀膜材料、太阳能级超纯溅射靶材、镀膜材料、太阳能级多晶硅多晶硅纯度要求高的合金和金属间化合物纯度要求高的合金和金属间化合物Zr、Hf、V、Nb、Cr等；等；Pt、Rh、Ir等贵金属等贵金属二、电磁悬浮熔炼技术二、电磁悬浮熔炼技术电磁悬浮熔炼技术的优点电磁悬浮熔炼技术的优点悬浮熔炼技术u熔炼超高纯度的金属材料熔炼超高纯度的金属材料u感应加热感应加热-

6、快速熔化快速熔化u生产成分组织均匀的合金生产成分组织均匀的合金u真空条件下进行，生产出纯净材料真空条件下进行，生产出纯净材料u悬浮的熔液凝固悬浮的熔液凝固,然后以固体形态落下然后以固体形态落下,获取需要的特殊获取需要的特殊材料材料u坩埚可以反复使用坩埚可以反复使用实际问题分析实际问题分析悬浮力的控制悬浮力的控制悬浮熔炼技术高频电源的功率和频率、金属样品的高频电源的功率和频率、金属样品的物理性质、悬浮系统的几何参数物理性质、悬浮系统的几何参数悬浮力悬浮力电磁悬浮系统几何参数与悬电磁悬浮系统几何参数与悬浮力系数浮力系数 F/IF/I0 02 2的关系的关系二、电磁悬浮熔炼技术二、电磁悬浮熔炼技术实

7、际问题分析实际问题分析稳定性控制稳定性控制悬浮熔炼技术磁悬浮磁悬浮熔炼的熔炼的不稳定不稳定性性试样横向漂移垂直振动试样表面波动悬浮线圈磁场分布示意悬浮线圈磁场分布示意图及试样稳定悬浮位置图及试样稳定悬浮位置试样旋转扰动二、电磁悬浮熔炼技术二、电磁悬浮熔炼技术实际问题分析实际问题分析温度控制及测量温度控制及测量悬浮熔炼技术温度温度高频源参数高频源参数悬浮材料性质悬浮材料性质悬浮系统特性悬浮系统特性样品的热损耗样品的热损耗u（较低频率）悬浮与（较高频率）加热熔炼应（较低频率）悬浮与（较高频率）加热熔炼应分别进行分别进行u依靠调整样品质量、依靠调整样品质量、能量输入及喷气冷却来实能量输入及喷气冷却来

8、实现温度控制现温度控制温度控制温度控制双频双频 EML EML控制控制二、电磁悬浮熔炼技术二、电磁悬浮熔炼技术实际问题分析实际问题分析其它工艺性因素其它工艺性因素稳定稳定悬浮悬浮电阻率和密度小的非铁电阻率和密度小的非铁磁性材料磁性材料铁磁性材料在预热到其铁磁性材料在预热到其居里点以上居里点以上熔化后的表面张力和粘度大的熔化后的表面张力和粘度大的材料（球形）材料（球形）二、电磁悬浮熔炼技术二、电磁悬浮熔炼技术 一、悬浮熔炼一、悬浮熔炼基本概念基本概念悬浮熔炼技术分类悬浮熔炼技术分类二、电磁悬浮技术二、电磁悬浮技术概念及原理概念及原理应用范围应用范围优点及实际问题分析优点及实际问题分析三、冷坩埚真空感应熔炼技术三、冷坩埚真空感应熔炼技术原理及技术特点原理及技术特点 主要内容主要内容三、冷坩埚真空感应熔炼技术三、冷坩埚真空感应熔炼技术原理及技术特点原理及技术特点悬浮熔炼技术冷坩埚感应熔炼核心装置冷坩埚感应熔炼核心装置原理原理分瓣的水冷坩埚置于分瓣的水冷坩埚置于交变电磁场交变电磁场熔融金属熔融金属涡流热坩埚壁坩埚壁电磁力（非接触状态）（非接触状态）技术特点技术特点坩埚一般用紫铜制作而成坩埚一般用紫铜制作而成坩埚需要沿轴向开缝（保证电磁场进入坩埚）坩埚需要沿轴向开缝（保证电磁场进入坩埚）坩埚的每瓣中必须通水冷却（防止坩埚融化）坩埚的每瓣中必须通水冷却（防止坩埚融化）谢谢谢谢大家！大家！