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绪言1

第1章 真空熔炼的技术基础3

1.1 真空的获得3

1.1.1 概述3

1.1.2 真空泵3

1.1.3 真空测量13

1.1.4 真空系统20

1.2 真空熔炼的热力学和动力学基础25

1.2.1 金属氧化的热力学25

1.2.2 金属氧化的动力学29

1.2.3 力对化学反应平衡的影响31

1.3 脱氧31

1.3.1 碳脱氧32

1.3.2 氢脱氧32

1.3.3 活性金属脱氧33

1.3.4 金属和非金属成分的挥发脱氧33

1.4 脱气34

1.4.1 气体的溶解度34

1.4.2 压力对气体溶解的影响34

1.5 化合物的分解35

1.6 金属的挥发36

1.6.1 金属挥发的热力学36

1.6.2 金属挥发的动力学38

1.7 真空下耐火材料与金属熔体的相互作用40

第2章 真空感应熔炼42

2.1 概述42

2.2 感应电炉的工作原理42

2.2.1 感应加热原理42

2.2.2 交流电效应44

2.3 真空感应炉47

2.3.1 真空感应炉的炉体结构47

2.3.2 真空感应炉的坩埚48

2.3.3 真空感应炉的真空系统51

2.3.4 真空感应炉用电源52

2.4 真空感应水冷铜坩埚凝壳炉熔炼（ISM）54

2.4.1 真空组合水冷铜坩埚感应凝壳炉的开发54

2.4.2 组合水冷铜坩埚感应熔炼工作原理55

2.4.3 组合水冷铜坩埚感应凝壳炉的特点57

2.4.4 组合水冷铜坩埚感应凝壳炉熔炼58

2.4.5 冷坩埚感应熔炼的冶金效果60

2.5 磁悬浮感应熔炼61

2.5.1 磁悬浮感应熔炼炉的工作原理61

2.5.2 磁悬浮感应电炉的结构和浇铸方式63

2.5.3 磁悬浮感应电炉的特点65

第3章 真空电弧熔炼67

3.1 概述67

3.2 电子发射和气体电离67

3.3 真空电弧形成与电弧结构68

3.3.1 阴极区69

3.3.2 弧柱区69

3.3.3 阳极区70

3.4 电弧的特性70

3.4.1 电弧中的电压降70

3.4.2 电弧的稳定性72

3.4.3 电弧的温度场75

3.5 真空自耗电弧炉75

3.5.1 炉室77

3.5.2 坩埚及其冷却系统77

3.5.3 电极杆及其传动装置88

3.5.4 电极传动的自动控制91

3.5.5 自耗炉电源93

3.5.6 自耗炉真空系统94

3.5.7 观察装置95

3.6 真空自耗电极电弧熔炼（VAR）的冶金过程96

3.6.1 坩埚比98

3.6.2 真空100

3.6.3 漏气率100

3.6.4 熔炼电压和电流100

3.6.5 搅拌电流102

3.7 真空非自耗电极电弧熔炼103

第4章 电子束熔炼106

4.1 概述106

4.2 电子束炉熔炼的特点106

4.3 电子束熔炼的基本原理108

4.3.1 电子束炉工作的基本原108

4.3.2 电子束发生器109

4.3.3 电子束熔炼的净化（提纯）作用112

4.4 电子束炉114

4.5 电子束熔炼工艺参数117

4.5.1 熔炼功率117

4.5.2 加速电压与功率密度119

4.5.3 熔化速度、送料速度和热效率120

4.6 铪的电子束熔炼121

4.7 钽、铌的电子束熔炼122

4.7.1 钽、铌电子束熔炼的冶金反应122

4.7.2 钽、铌电子束熔炼工艺123

4.7.3 铸锭组织124

第5章 等离子熔炼125

5.1 概述125

5.2 等离子枪及工作原理125

5.3 等离子炉的类型127

5.3.1 等离子电弧炉（PAF）128

5.3.2 等离子感应炉（PIF）129

5.3.3 等离子电弧重熔炉（PAR）130

5.3.4 等离子电子束熔炼炉（PEB）130

第6章 凝壳熔炼133

6.1 概述133

6.2 凝壳炉的结构与特点133

6.3 凝壳炉的坩埚136

6.3.1 石墨坩埚136

6.3.2 水冷铜坩埚136

6.3.3 离心铸造装138

6.4 国产凝壳炉工艺参数139

第7章 钛及钛合金真空自耗熔炼140

7.1 概述140

7.2 钛真空自耗熔炼的基本工艺流程142

7.2.1 炉料准备142

7.2.3 自耗电极的压制147

7.2.4 真空自耗熔炼过程153

7.3 钛合金真空自耗熔炼的冶金效果157

7.3.1 蒸发净化157

7.3.2 分解净化158

7.4 真空自耗熔炼的铸锭组织160

7.5 钛合金真空自耗熔炼铸锭的冶金缺陷160

7.5.1 偏析162

7.5.2 夹杂165

第8章 钛合金的冷床熔炼168

8.1 概述168

8.2 钛合金冶金缺陷对使用性能的影响168

8.3 真空自耗熔炼对消除钛合金缺陷的局限性169

8.4 冷床熔炼的工作原理170

8.5 电子束冷床炉171

8.6 等离子冷床炉174

8.7 冷床熔炼技术的特点177

8.8 冷床熔炼技术的应用178

第9章 锆、铪合金真空熔炼182

9.1 概述182

9.2 锆的真空自耗熔炼182

9.3 铪的电子束熔炼183

第10章 钽、铌及其合金真空熔炼185

10.1 概述185

10.2 钽、铌的电子束熔炼185

10.2.1 钽、铌的电子束熔炼工艺185

10.2.2 合金成分控制187

10.2.3 铸锭组织188

10.2.4 钽、铌电子束熔炼的冶金效果188

10.3 钽、铌的真空自耗熔炼192

10.3.1 电极制备192

10.3.2 起弧192

10.3.3 熔炼193

10.3.4 补缩194

第11章 钨、钼合金的真空熔炼195

11.1 概述195

11.2 钨、钼合金的电子束熔炼195

11.3 钨、钼合金的真空自耗熔炼197

第12章 真空熔炼的生产安全199

12.1 概述199

12.2 防止金属粉末的燃烧和粉尘爆炸199

12.2.1 海绵钛和钛粉末的燃烧及爆炸199

12.2.2 锆、铪粉尘的燃烧和爆炸200

12.2.3 钽、铌粉尘爆炸的危险性202

12.3 电弧击穿坩埚引起爆炸202

12.3.1 爆炸起因202

12.3.2 防爆措施202

参考文献205