真空电弧重熔(VAR)是一种二次熔炼工艺,主要用于生产高质量的金属合金,以满足航空航天、能源和核能等行业的关键应用。该工艺使用电弧作为热源,在真空条件下对金属电极进行重熔。
工艺细节:
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真空环境: VAR 工艺在真空中进行,可消除大气中的气体对金属的污染,减少氢、铅、铋和银等有害杂质的存在。真空环境还有助于去除挥发性杂质,提高金属的纯度。
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电弧加热: 在电极(即待重熔金属)和水冷铜坩埚之间产生电弧。电弧产生的高热熔化电极底部,使其滴入坩埚形成熔池。
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凝固: 熔融金属在坩埚中积聚后,迅速冷却凝固,形成圆柱形铸锭。受控的凝固速度有助于获得更均匀的结构,并减少夹杂物和其他缺陷的存在。
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应用: VAR 尤其适用于钛和锆等活性金属,因为这些金属可以在不接触铸造耐火材料的情况下进行提纯。它还可用于钢和超级合金,显著提高金属的清洁度。
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铸锭生产: 通过 VAR 生产的铸锭重达数吨,可用于对材料纯度和均匀性要求极高的高价值应用领域。
意义重大:
在对金属的清洁度和均匀性要求极高的情况下,VAR 是必不可少的。它不仅能净化金属,还能增强其机械性能,使其适用于高压力和高温环境。该工艺通过数学建模和数值模拟不断优化,以改进工业实践,确保金属生产的最高质量。