电磁感应辅助等离子体熔炼去除金属硅中的硼

采用自主设计的转移弧等离子体发生装置,对金属硅进行电磁感应加热辅助等离子体熔炼除硼的研究;探索不同工艺条件如反应气体、熔炼时间和初始硼含量对除硼效果和硅损失的影响。结果表明:采用氩气和水蒸气混合气体(Ar+H2O)作为反应气体比氩气和氧气混合气体(Ar+O2)具有更好的除硼效果;随H2O含量的增加,硼的去除率与硅损失率都呈线性增加;采用Ar+1.5%H2O(体积分数)等离子体时,硼的去除率在30 min后达到最大值,其含量从22×10 6降至0.2×10 6(质量分数),硅损失率约为0.5%/min;初始硼含量对除硼效果和硅损失率基本无影响。

等离子体电弧熔炼法对金属铽中碳含量的影响

高纯铽金属是镧系金属中应用较为广泛的重稀土元素,其中碳元素是金属提纯过程中较难脱除的小分子杂质元素之一。固溶的间隙杂质会对材料的物理化学性能产生不利影响。为此通过等离子体电弧熔炼技术对商用铽金属进行高温熔炼,采用红外测试技术标定熔炼前后金属中的碳含量。实验结果表明:高温等离子体可以脱出基体金属中残留的微量碳成分,并且不同等离子体氛围、熔炼时间及电流强度对铽金属中脱碳行为都有不同影响;其中,氢等离子体表现出更显著的脱碳效果,随着通入氢气量的增加金属中碳质量分数可降低至0.017 085%。氢气在高温发生电离,激发态的氢等离子体具有极高化学反应活性,在熔炼脱碳过程中发挥了重要作用。氢等离子体的热导率极高,可以提高熔融金属表面温度,促进杂质挥发。

氢等离子体电弧熔炼技术制备高纯稀土功能材料钆

采用等离子体电弧熔炼技术分别在纯氩气和氩气-氢气混合气体中熔炼纯化稀土金属钆,对纯化前后样品中的金属杂质和非金属杂质进行定量分析。分析结果显示氢等离子体电弧熔炼技术能有效的去除钆金属中的大部分金属杂质,并且表现出良好的脱氧效果,杂质元素去除率随氢气含量增加而提高。

氢等离子体电弧熔炼对稀土金属Gd凝固组织和硬度的影响

采用氢等离子体作热源熔化、精炼稀土金属钆(Gd),并采用双辊薄带连铸制备Gd金属带。研究了等离子气中氢气比例、双辊连铸角速度和轧制及热处理工艺对金属Gd凝固组织和硬度的影响。结果表明:增大等离子气中氢气比例、减小双辊连铸角速度,金属Gd中杂质去除率升高,凝固组织晶粒尺寸增大;延长退火保温时间,组织粗化、显微硬度降低。热处理后轧制,金属Gd组织明显细化、显微硬度升高,能满足靶材对晶粒尺寸的要求。

等离子体冶金的现状与发展

冶金工业作为国民经济发展的支柱,常见的冶炼技术有火法、湿法、电渣重熔、电子束熔炼和等离子体冶炼。等离子体具有热性能高、能量集中、化学活性高、冷却速度快和反应气氛可控等特点,已广泛的应用于熔炼、精炼和表面冶金。本文综述等离子技术在熔炼、精炼和表面冶金等领域的研究进展。其中,等离子体技术在熔炼和精炼中具有产品纯度高、功率可调、气氛可控、转化率与热利用率高和环境友好等优势;等离子体技术在表面冶金中具有涂层微观组织稳定、可获得传统工艺难以制备的合金层等特点。针对当下等离子体冶金技术存在设备寿命短、工艺参数难控制、成本高及国内冶金工业应用较少等问题,提出相应的解决策略和分析。并指出优化等离子体设备的设计,提高自动化水平;结合等离子体数值模拟等手段找到最佳工艺参数,在提高生产过程稳定性和产物品质的同时降低能耗和维护成本以及开发更大功率的大型等离子体炬,实现等离子体技术在冶金工业中的大规模应用为未来的研究重点。最后,对等离子体冶金技术的发展方向进行展望。

钛合金中的硬α缺陷及其等离子体冷炉床熔炼控制技术

本文分析了钛合金中硬α夹杂物的性质及其产生原因,调研了国内外因硬α缺陷引发的飞机飞行事故和发动机故障,认为硬缺陷是影响发动机转子零件使用可靠性最主要的潜在威胁之一。硬α夹杂物具有很高的熔点和极大的脆性,很容易成为发动机转子部件过早疲劳断裂失效的裂纹源。与真空自耗电弧炉相比,利用等离子体冷炉床熔炼技术(PACHM),可以有效地消除钛合金中的硬夹杂物。等离子体冷炉床熔炼技术是生产航空发动机转子级优质钛合金的一种有效的熔炼方法。

氢等离子体电弧精炼制备低氧镍镧合金及其应用研究

采用等离子体熔炼工艺制备低含氧量的Ni-La合金,探究熔炼参数以及La含量对熔炼后合金中氧含量的影响规律。结果表明:等离子气氛中H2的加入更有助于合金的脱氧,熔炼时活性氢等离子体向熔融态金属冲击,与金属中氧杂质接触和反应达到深脱氧的目的。随着H2含量的增加,脱氧速率加快。经过Ar+14%H_(2)氢等离子弧精炼15 min后试样中的氧含量降低至9×10^(-6),脱氧率达到96.25%。不同初始La含量的Ni-La合金随等离子气氛中H2含量变化趋势一致。将制得的低氧稀土合金加入到CMSX-4合金中制备成稀土单晶合金,对稀土单晶合金进行了1000℃恒温氧化实验。结果表明微量La能有效地提高CMSX-4合金的抗氧化能力。

氢等离子体电弧熔炼技术在难熔金属提纯中的应用

本文主要对氢等离子体电弧熔炼技术在难熔金属提纯方面的应用进行了综述。介绍了等离子体电弧炉的原理与结构,重点讨论氢等离子体电弧熔炼技术在难熔金属提纯方面的优势,最后阐述了H2在熔炼提纯中发挥的重要作用和机理。

氢等离子体电弧熔炼法制备低C高纯LaNi5合金的研究

本文采用氢等离子体电弧炉熔炼法,以掺入H2的高纯Ar作为等离子体产生气氛,制得C含量较低的高纯La Ni5合金。首先以99.95%La(原始C含量为0.027%)和99.99%Ni(原始C含量为0.0068%)为原料,分别研究了熔炼气氛掺氢量、熔炼电流、熔炼时间对La Ni5合金中C含量去除效果的影响。进一步以低碳99.95%La(原始C含量为0.007%)和99.999%Ni(原始C含量为0.002%)为原料,设计3因素4水平的正交实验,以探索获得C含量最低的高纯La Ni5合金的最佳熔炼工艺。实验发现当熔炼电流恒定时,合金中的C含量随着熔炼气氛掺氢量和熔炼时间的增加呈现下降的趋势;经过正交实验分析与验证,最佳熔炼工艺为在25%H2+Ar熔炼气氛条件下,熔炼电流为230 A,熔炼30 min,获得的La Ni5合金C含量低至0.0014%,合金的化学纯度为99.983%。

等离子区域熔炼提纯金属Y过程中的杂质迁移规律

利用等离子体区域熔炼提纯金属钇,获得了区熔提纯过程中Al、Si、Fe、Ni、Cu和Mo等杂质的迁移规律。计算结果表明,金属钇中Al、Si、Fe、Ni、Cu和Mo等常见杂质的平衡分配系数分别是0.2173、0.2201、0.5065、0.1586、0.1742和0.8576。由于上述杂质平衡分配系数小于1,杂质在液相中的溶解度大于固相溶解度,所以从理论上可判断出Al、Si、Fe、Ni、Cu和Mo等杂质将随着熔区移动富集在金属钇锭的尾端,也就是最后凝固区。实验结果证明了该理论预判的准确性。此外,探究了区熔次数与杂质迁移的内在联系,结果表明:随着区熔次数由5次增加至10次,杂质在金属钇锭尾端富集程度增加,即去除率升高。10次区熔后,Al、Si、Fe、Ni、Cu和Mo等杂质的去除率分别为45.71%、61.54%、33.98%、64.15%、52.14%和46.28%。由于上述杂质饱和蒸气压与金属钇接近,所以很难通过常规方法予以去除。等离子体区域熔炼提纯金属钇的研究为制备高纯钇提供了一种新方向。

无氧钆金属新型制备方法（英文）

采用氢等离子体电弧熔炼技术制备了无氧稀土金属钆。相比传统的氩气等离子体电弧熔炼技术,该方法除氧效果更明显。这得益于熔炼过程中高温下分解和激化的氢原子。熔炼过程中氧由基体金属内部迁移至表面也发挥了重要作用。采用光谱测试仪检测到了Ar I、Ar II、H I及其他多个可能的反应。在文章中详细探讨了氢原子热力学反应。

LaNi_(5)合金中的杂质C与H_(2)的反应研究

LaNi_(5)储氢合金中的杂质C在合金放氢过程中尤其是在高温放氢时会以CH_(4)的形式释放,从而影响氢气的纯度。氢等离子体电弧熔炼法是去除LaNi_(5)合金中杂质C的有效方法,其中H在除C过程中起到了至关重要的作用。为了研究C与H_(2)在氢等离子体电弧熔炼过程中的作用机制,本文利用气相色谱分析仪分别对熔炼前后的炉内气氛进行了分析研究。此外,依据LaNi_(5)合金与H的相互作用,本文探索了吸氢脱氢过程中,合金中杂质C与H的反应过程,并对合金高温放氢纯度及放氢后合金C含量的变化进行分析。结果表明:在氢等离子体电弧熔炼和吸氢脱氢处理过程中,LaNi_(5)合金中的C与H反应并以CH_(4)的形式逸出,从而降低了LaNi_(5)合金中的C含量。在对LaNi_(5)合金吸氢脱氢法处理过程中,合金中的原始C含量越高,500℃热解析H_(2)中的CH_(4)含量越高,且随着吸放氢循环次数的增加,释放的CH_(4)含量降低。吸氢脱氢处理可以作为去除LaNi_(5)储氢合金杂质C的有效方法,吸氢量对吸放氢前后合金中C含量的变化无显著影响,处理温度升高以及处理时间的延长有利于合金中C的去除。