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電子束熔煉指的是在高真空下將高速電子束流的動能轉換為熱能作為熱源來進行金屬熔煉的一種真空熔煉方法。簡稱EBM。這種熔煉方法具有熔煉溫度高、爐子功率和加熱速度可調、產品質量好的特點,但也存在金屬收得率較低、比電耗較大、須在高真空狀態下進行熔煉等問題。電子束熔煉不僅用于鋼鐵和稀有金屬的熔煉和精煉,也廣泛用于焊接、陶瓷材料熔鑄等。電子束水平熔煉爐
電子束熔煉是一個復雜的物化提純過程,材料中的雜質由于在固態和液態中的分配系數不同,經過區熔生長被驅趕到料棒的末端而起到提純作用。對于金屬雜質來說,其去除不僅依靠區熔提純,也依靠高溫下的直接蒸發。氣體和其它夾雜物則主要依靠高真空下的脫氣和化學反應去除。
電子束熔煉是在真空環境下,高能荷高速運動電子的動能轉換成熱能、使金屬熔化的一種技術,它涉及到光學、真空、材料工程、電子學等多個交叉學科。其基本工作原理為:圖1 所示,電子槍發射出電子,電子在電場的作用下得到加速,使電子束轟擊到物料表面,將高速運動電子的動能轉換成熱能,使物料熔化。電子束懸浮區熔的實質是利用環形電子槍熔化毛坯棒并在其上形成狹窄熔區,熔區借助表面張力保持在原始料棒和已凝固料棒之間,并在電子槍沿其長度方向緩慢移動時在熔區后面定向凝固,從而沿著整個料棒的長度方向進行區熔提純或生長成為單晶。
保持電子束熔煉區的穩定性是電子束區熔生長的關鍵,只有在表面張力和重力保持穩定的情況下,才能保持熔區的穩定,從而實現電子束區熔生長。通常選擇熔煉規范時應使液態金屬溫度保持在熔點附近,獲得*大的表面張力來保持熔區穩定。實際操作過程中,還可以通過調節聚焦系統的高度和環形陰極直徑來調節熔區長度,以保證不同直徑棒料的熔區穩定。