當前，世界上(shang)許多國(guo)(guo)(guo)家(jia)，特(te)(te)別(bie)是(shi)(shi)發(fa)達國(guo)(guo)(guo)家(jia)，為了發(fa)展空(kong)間技術、占(zhan)領空(kong)間領域(yu)、加速實現(xian)(xian)國(guo)(guo)(guo)防現(xian)(xian)代化、加強(qiang)國(guo)(guo)(guo)防力量，不(bu)惜斥巨資(zi)，爭先(xian)恐后地競相開發(fa)和制造先(xian)進(jin)的(de)(de)航(hang)空(kong)、航(hang)天、航(hang)海(hai)設備，如：宇(yu)宙(zhou)飛船(chuan)、國(guo)(guo)(guo)際(ji)空(kong)間站(zhan)、人造衛星(xing)、核(he)潛艇、噴氣式遠(yuan)程轟炸(zha)機、原子(zi)能(neng)(neng)、火箭、導彈等(deng)(deng)設備。但是(shi)(shi)，這些尖端設備對制造它的(de)(de)材料(liao)性能(neng)(neng)要(yao)求(qiu)非常嚴(yan)格，對所(suo)用的(de)(de)鋼材、合金、毛坯提出高(gao)純(chun)度、高(gao)均勻性、耐高(gao)溫(wen)、耐高(gao)壓(ya)、抗(kang)沖擊、抗(kang)疲勞等(deng)(deng)一(yi)系列特(te)(te)殊嚴(yan)格要(yao)求(qiu)，尤(you)其是(shi)(shi)對材料(liao)性能(neng)(neng)的(de)(de)穩定(ding)性、一(yi)致性和可靠(kao)性要(yao)求(qiu)非常高(gao)。可是(shi)(shi)，滿足這些要(yao)求(qiu)，已(yi)非眾所(suo)周知的(de)(de)普通冶煉設備所(suo)能(neng)(neng)完成的(de)(de)。
為此(ci)，冶金(jin)工作者們，為了提高和(he)改(gai)善宇(yu)航設備上的(de)特殊鋼和(he)合金(jin)的(de)質量和(he)純度，長期進行研究(jiu)和(he)探討新的(de)熔煉設備和(he)工藝。通過(guo)大(da)量的(de)系統的(de)理(li)(li)論和(he)實(shi)踐研究(jiu)，以及從熱力學和(he)動(dong)力學等(deng)方面研究(jiu)和(he)探討冶金(jin)過(guo)程中的(de)物理(li)(li)化(hua)學反應機理(li)(li)，真空技術網()得(de)出的(de)重要結論是(shi)：唯一能夠滿(man)足上述(shu)要求的(de)工(gong)藝就是(shi)在真空室內進行宇航材料的(de)冶煉。這是(shi)因為
(1)在真空狀態(tai)下，能夠避免(mian)被熔煉金屬(shu)及合金同非(fei)金屬(shu)夾雜物產生化學反應。
(2)在真(zhen)空狀態下，能夠清除液態熔融(rong)金(jin)屬(shu)(shu)中的(de)有害的(de)可(ke)溶解氣體和污染物，以提(ti)高被熔金(jin)屬(shu)(shu)的(de)純(chun)度(du)。
就目(mu)前(qian)國內(nei)外(wai)工業水(shui)平來(lai)看，真空技術(shu)網()認為能夠圓(yuan)滿(man)完成冶(ye)煉(lian)上述材料的設(she)備主要有(you)以(yi)下3 種，這就是：真空感應熔煉爐、真空自耗電弧爐和電渣重熔爐。即：欲快速發展航(hang)天航(hang)空工(gong)業，必須大力(li)開發這3 種高級冶煉設備及(ji)其新(xin)工(gong)藝。
真空感應(ying)熔煉爐(VIM)的工作原(yuan)理與結(jie)構簡圖(tu)
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真空(kong)自耗電弧爐(VAR)的工作原理與(yu)特(te)點
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電渣重熔爐(ESR)的工作(zuo)原理及特點
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最適合熔煉宇航材料的設備是真空(kong)(kong)感應爐(lu)、真空(kong)(kong)自耗(hao)電弧爐(lu)、電渣重熔爐(lu)，它們的特點如下：
(1)真(zhen)空(kong)感(gan)應(ying)熔(rong)(rong)煉法(fa)是真(zhen)空(kong)冶(ye)金(jin)(jin)領域中應(ying)用(yong)(yong)最廣的方法(fa)之一(yi)。如鎳基、鈷基、鐵(tie)基等高(gao)溫合金(jin)(jin)均(jun)(jun)采用(yong)(yong)真(zhen)空(kong)感(gan)應(ying)熔(rong)(rong)煉法(fa)熔(rong)(rong)煉，其(qi)熱加工性(xing)能(neng)和(he)(he)機械性(xing)能(neng)明顯提高(gao)。不銹(xiu)鋼(gang)、耐熱鋼(gang)、超(chao)高(gao)強度鋼(gang)、工具鋼(gang)、軸承鋼(gang)、彈性(xing)合金(jin)(jin)，以及膨脹合金(jin)(jin)幾(ji)乎均(jun)(jun)采用(yong)(yong)真(zhen)空(kong)感(gan)應(ying)熔(rong)(rong)煉法(fa)熔(rong)(rong)煉，它能(neng)絕對保證材料性(xing)能(neng)和(he)(he)質量。
(2)真空自耗電(dian)極重(zhong)熔(rong)法(fa)是目前(qian)作為二次熔(rong)煉(lian)(lian)較(jiao)普遍方法(fa)之一，適合用于熔(rong)煉(lian)(lian)活性金屬(shu)，如Zr、Ti 和難熔(rong)金屬(shu)，如W、Mo、Nb、Ta 等。它的優點是可進(jin)一步提(ti)純，對降(jiang)低氣(qi)體和非金屬(shu)夾雜物很有效果(guo)。由于該工(gong)藝(yi)是在水(shui)冷銅坩堝中(zhong)進(jin)行(xing)熔(rong)化和凝(ning)固(gu)，因而鋼錠組(zu)織得到(dao)顯著改善(shan)、宏觀(guan)和微觀(guan)偏(pian)析(xi)顯著減少，經加工(gong)后，結晶組(zu)織均勻，改善(shan)和提(ti)高材料的熱加工(gong)性能(neng)和機械性能(neng)。
(3)電渣(zha)(zha)重(zhong)熔(rong)法是階段重(zhong)熔(rong)和(he)精煉(lian)金屬(shu)(shu)的新方(fang)法。它雖(sui)然不在真空中熔(rong)煉(lian)，但是，它的熔(rong)渣(zha)(zha)能將空氣和(he)被熔(rong)煉(lian)金屬(shu)(shu)隔絕，具有最佳的提效(xiao)果，所以，它對今后(hou)生(sheng)產超高純度的材料將會(hui)發揮更大地作用，很有可能成(cheng)為生(sheng)產活(huo)性金屬(shu)(shu)的主要手段。電渣(zha)(zha)重(zhong)熔(rong)法操作簡單、易(yi)于控制、所煉(lian)出(chu)的鋼錠組織致密(mi)、表面質量好。