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商品簡介
《鈦及難熔金屬真空熔煉》共分12章，第1章為真空熔煉的技術基礎，主要分為兩部分，第一部分是真空的獲得，即初步介紹一些真空技術的基礎知識；第二部分是介紹一些真空熔煉的物理化學基礎理論知識。第2章到第6章分別介紹了鈦及難熔金屬常用的各種真空熔煉方法包括真空感應熔煉、真空電弧熔煉、電子束熔煉、等離子熔煉、冷床（冷坩堝）熔煉等的工作原理、設備結構和技術特性。因為真空電弧熔煉目前仍是鈦及難熔金屬的最重要的生產方法，所以《鈦及難熔金屬真空熔煉》把真空電弧熔煉作為重點做了較全面系統的闡述。第7章至第11章分別介紹了鈦和各種難熔金屬及其合金的真空熔煉工藝特點和工藝實例。第12章介紹了真空熔煉過程中的生產安全與防護。
目次
緒 言
第1章 真空熔煉的技術基礎
1.1 真空的獲得
1.1.1 概述
1.1.2 真空泵
1.1.3 真空測量
1.1.4 真空系統
1.2 真空熔煉的熱力學和動力學基礎
1.2.1 金屬氧化的熱力學
1.2.2 金屬氧化的動力學
1.2.3 壓力對化學反應平衡的影響
1.3 脫氧
1.3.1 碳脫氧
1.3.2 氫脫氧
1.3.3 活性金屬脫氧
1.3.4 金屬和非金屬成分的揮發脫氧
1.4 脫氣
1.4.1 氣體的溶解度
1.4.2 壓力對氣體溶解的影響
1.5 化合物的分解
1.6 金屬的揮發
1.6.1 金屬揮發的熱力學
1.6.2 金屬揮發的動力學
1.7 真空下耐火材料與金屬熔體的相互作用
第2章 真空感應熔煉
2.1 概述
2.2 感應電爐的工作原理
2.2.1 感應加熱原理
2.2.2 交流電效應
2.3 真空感應爐
2.3.1 真空感應爐的爐體結構
2.3.2 真空感應爐的坩堝
2.3.3 真空感應爐的真空系統
2.3.4 真空感應爐用電源
2.4 真空感應水冷銅坩堝凝殼爐熔煉(ISM)
2.4.1 真空組合水冷銅坩堝感應凝殼爐的開發
2.4.2 組合水冷銅坩堝感應熔煉工作原理
2.4.3 組合水冷銅坩堝感應凝殼爐的特點
2.4.4 組合水冷銅坩堝感應凝殼爐熔煉
2.4.5 冷坩堝感應熔煉的冶金效果
2.5 磁懸浮感應熔煉
2.5.1 磁懸浮感應熔煉爐的工作原理
2.5.2 磁懸浮感應電爐的結構和澆鑄方式
2.5.3 磁懸浮感應電爐的特點
第3章 真空電弧熔煉
3.1 概述
3.2 電子發射和氣體電離
3.3 真空電弧形成與電弧結構
3.3.1 陰極區
3.3.2 弧柱區
3.3.3 陽極區
3.4 電弧的特性
3.4.1 電弧中的電壓降
3.4.2 電弧的穩定性
3.4.3 電弧的溫度場
3.5 真空自耗電弧爐
3.5.1 爐室
3.5.2 坩堝及其冷卻系統
3.5.3 電極桿及其傳動裝置
3.5.4 電極傳動的自動控制
3.5.5 自耗爐電源
3.5.6 自耗爐真空系統
3.5.7 觀察裝置
3.6 真空自耗電極電弧熔煉(VAR)的冶金過程
3.6.1 坩堝比
3.6.2 真空
3.6.3 漏氣率
3.6.4 熔煉電壓和電流
3.6.5 攪拌電流
3.7 真空非自耗電極電弧熔煉
第4章 電子束熔煉
4.1 概述
4.2 電子束爐熔煉的特點
4.3 電子束熔煉的基本原理
4.3.1 電子束爐工作的基本原理
4.3.2 電子束發生器
4.3.3 電子束熔煉的凈化(提純)作用
4.4 電子束爐
4.5 電子束熔煉工藝參數
4.5.1 熔煉功率
4.5.2 加速電壓與功率密度
4.5.3 熔化速度、送料速度和熱效率
4.6 鉿的電子束熔煉
4.7 鉭、鈮的電子束熔煉
4.7.1 鉭、鈮電子束熔煉的冶金反應
4.7.2 鉭、鈮電子束熔煉工藝
4.7.3 鑄錠組織
第5章 等離子熔煉
5.1 概述
5.2 等離子槍及工作原理
5.3 等離子爐的類型
5.3.1 等離子電弧爐(PAF)
5.3.2 等離子感應爐(PIF)
5.3.3 等離子電弧重熔爐(PAR)130
5.3.4 等離子電子束熔煉爐(PEB)130
第6章 凝殼熔煉
6.1 概述
6.2 凝殼爐的結構與特點
6.3 凝殼爐的坩堝
6.3.1 石墨坩堝
6.3.2 水冷銅坩堝
6.3.3 離心鑄造裝置
6.4 國產凝殼爐工藝參數
第7章 鈦及鈦合金真空自耗熔煉
7.1 概述
7.2 鈦真空自耗熔煉的基本工藝流程
7.2.1 爐料準備
7.2.3 自耗電極的壓制
7.2.4 真空自耗熔煉過程
7.3 鈦合金真空自耗熔煉的冶金效果
7.3.1 蒸發凈化
7.3.2 分解凈化
7.4 真空自耗熔煉的鑄錠組織
7.5 鈦合金真空自耗熔煉鑄錠的冶金缺陷
7.5.1 偏析
7.5.2 夾雜
第8章 鈦合金的冷床熔煉
8.1 概述
8.2 鈦合金冶金缺陷對使用性能的影響
8.3 真空自耗熔煉對消除鈦合金缺陷的局限性
8.4 冷床熔煉的工作原理
8.5 電子束冷床爐
8.6 等離子冷床爐
8.7 冷床熔煉技術的特點
8.8 冷床熔煉技術的應用
第9章 鋯、鉿合金真空熔煉
9.1 概述
9.2 鋯的真空自耗熔煉
9.3 鉿的電子束熔煉
第10章 鉭、鈮及其合金真空熔煉
10.1 概述
10.2 鉭、鈮的電子束熔煉
10.2.1 鉭、鈮的電子束熔煉工藝
10.2.2 合金成分控制
10.2.3 鑄錠組織
10.2.4 鉭、鈮電子束熔煉的冶金效果
10.3 鉭、鈮的真空自耗熔煉
10.3.1 電極制備
10.3.2 起弧
10.3.3 熔煉
10.3.4 補縮
第11章 鎢、鉬合金的真空熔煉
11.1 概述
11.2 鎢、鉬合金的電子束熔煉
11.3 鎢、鉬合金的真空自耗熔煉
第12章 真空熔煉的生產安全
12.1 概述
12.2 防止金屬粉末的燃燒和粉塵爆炸
12.2.1 海綿鈦和鈦粉末的燃燒及爆炸
12.2.2 鋯、鉿粉塵的燃燒和爆炸
12.2.3 鉭、鈮粉塵爆炸的危險性
12.3 電弧擊穿坩堝引起爆炸
12.3.1 爆炸起因
12.3.2 防爆措施
參考文獻
第1章 真空熔煉的技術基礎
1.1 真空的獲得
1.1.1 概述
1.1.2 真空泵
1.1.3 真空測量
1.1.4 真空系統
1.2 真空熔煉的熱力學和動力學基礎
1.2.1 金屬氧化的熱力學
1.2.2 金屬氧化的動力學
1.2.3 壓力對化學反應平衡的影響
1.3 脫氧
1.3.1 碳脫氧
1.3.2 氫脫氧
1.3.3 活性金屬脫氧
1.3.4 金屬和非金屬成分的揮發脫氧
1.4 脫氣
1.4.1 氣體的溶解度
1.4.2 壓力對氣體溶解的影響
1.5 化合物的分解
1.6 金屬的揮發
1.6.1 金屬揮發的熱力學
1.6.2 金屬揮發的動力學
1.7 真空下耐火材料與金屬熔體的相互作用
第2章 真空感應熔煉
2.1 概述
2.2 感應電爐的工作原理
2.2.1 感應加熱原理
2.2.2 交流電效應
2.3 真空感應爐
2.3.1 真空感應爐的爐體結構
2.3.2 真空感應爐的坩堝
2.3.3 真空感應爐的真空系統
2.3.4 真空感應爐用電源
2.4 真空感應水冷銅坩堝凝殼爐熔煉(ISM)
2.4.1 真空組合水冷銅坩堝感應凝殼爐的開發
2.4.2 組合水冷銅坩堝感應熔煉工作原理
2.4.3 組合水冷銅坩堝感應凝殼爐的特點
2.4.4 組合水冷銅坩堝感應凝殼爐熔煉
2.4.5 冷坩堝感應熔煉的冶金效果
2.5 磁懸浮感應熔煉
2.5.1 磁懸浮感應熔煉爐的工作原理
2.5.2 磁懸浮感應電爐的結構和澆鑄方式
2.5.3 磁懸浮感應電爐的特點
第3章 真空電弧熔煉
3.1 概述
3.2 電子發射和氣體電離
3.3 真空電弧形成與電弧結構
3.3.1 陰極區
3.3.2 弧柱區
3.3.3 陽極區
3.4 電弧的特性
3.4.1 電弧中的電壓降
3.4.2 電弧的穩定性
3.4.3 電弧的溫度場
3.5 真空自耗電弧爐
3.5.1 爐室
3.5.2 坩堝及其冷卻系統
3.5.3 電極桿及其傳動裝置
3.5.4 電極傳動的自動控制
3.5.5 自耗爐電源
3.5.6 自耗爐真空系統
3.5.7 觀察裝置
3.6 真空自耗電極電弧熔煉(VAR)的冶金過程
3.6.1 坩堝比
3.6.2 真空
3.6.3 漏氣率
3.6.4 熔煉電壓和電流
3.6.5 攪拌電流
3.7 真空非自耗電極電弧熔煉
第4章 電子束熔煉
4.1 概述
4.2 電子束爐熔煉的特點
4.3 電子束熔煉的基本原理
4.3.1 電子束爐工作的基本原理
4.3.2 電子束發生器
4.3.3 電子束熔煉的凈化(提純)作用
4.4 電子束爐
4.5 電子束熔煉工藝參數
4.5.1 熔煉功率
4.5.2 加速電壓與功率密度
4.5.3 熔化速度、送料速度和熱效率
4.6 鉿的電子束熔煉
4.7 鉭、鈮的電子束熔煉
4.7.1 鉭、鈮電子束熔煉的冶金反應
4.7.2 鉭、鈮電子束熔煉工藝
4.7.3 鑄錠組織
第5章 等離子熔煉
5.1 概述
5.2 等離子槍及工作原理
5.3 等離子爐的類型
5.3.1 等離子電弧爐(PAF)
5.3.2 等離子感應爐(PIF)
5.3.3 等離子電弧重熔爐(PAR)130
5.3.4 等離子電子束熔煉爐(PEB)130
第6章 凝殼熔煉
6.1 概述
6.2 凝殼爐的結構與特點
6.3 凝殼爐的坩堝
6.3.1 石墨坩堝
6.3.2 水冷銅坩堝
6.3.3 離心鑄造裝置
6.4 國產凝殼爐工藝參數
第7章 鈦及鈦合金真空自耗熔煉
7.1 概述
7.2 鈦真空自耗熔煉的基本工藝流程
7.2.1 爐料準備
7.2.3 自耗電極的壓制
7.2.4 真空自耗熔煉過程
7.3 鈦合金真空自耗熔煉的冶金效果
7.3.1 蒸發凈化
7.3.2 分解凈化
7.4 真空自耗熔煉的鑄錠組織
7.5 鈦合金真空自耗熔煉鑄錠的冶金缺陷
7.5.1 偏析
7.5.2 夾雜
第8章 鈦合金的冷床熔煉
8.1 概述
8.2 鈦合金冶金缺陷對使用性能的影響
8.3 真空自耗熔煉對消除鈦合金缺陷的局限性
8.4 冷床熔煉的工作原理
8.5 電子束冷床爐
8.6 等離子冷床爐
8.7 冷床熔煉技術的特點
8.8 冷床熔煉技術的應用
第9章 鋯、鉿合金真空熔煉
9.1 概述
9.2 鋯的真空自耗熔煉
9.3 鉿的電子束熔煉
第10章 鉭、鈮及其合金真空熔煉
10.1 概述
10.2 鉭、鈮的電子束熔煉
10.2.1 鉭、鈮的電子束熔煉工藝
10.2.2 合金成分控制
10.2.3 鑄錠組織
10.2.4 鉭、鈮電子束熔煉的冶金效果
10.3 鉭、鈮的真空自耗熔煉
10.3.1 電極制備
10.3.2 起弧
10.3.3 熔煉
10.3.4 補縮
第11章 鎢、鉬合金的真空熔煉
11.1 概述
11.2 鎢、鉬合金的電子束熔煉
11.3 鎢、鉬合金的真空自耗熔煉
第12章 真空熔煉的生產安全
12.1 概述
12.2 防止金屬粉末的燃燒和粉塵爆炸
12.2.1 海綿鈦和鈦粉末的燃燒及爆炸
12.2.2 鋯、鉿粉塵的燃燒和爆炸
12.2.3 鉭、鈮粉塵爆炸的危險性
12.3 電弧擊穿坩堝引起爆炸
12.3.1 爆炸起因
12.3.2 防爆措施
參考文獻
序言
序
瞻顧人類歷史，人類文明的進展無不與金屬材料的使用聯系在一起。6000年前人類開始使用青銅器，人類歷史就進入了青銅器時代。4000年前人類會使用鐵器，而發展到鐵器時代。可見金屬材料的開發和應用具有劃時代的意義。以后隨著人類社會進步，越來越多新的金屬材料不斷地進入人類生活。如鋅的應用有500多年的歷史，當今被廣泛應用的輕巧耐用的鋁合金，僅有100年的歷史。每種金屬材料的應用，都會給人類文明的發展做出重要的貢獻。
當今社會是科學技術高度發達，社會財富極為豐富，人類高度文明的新時代。人們日常應用的金屬材料有千萬種之多，它們有的以鋼筋鐵骨構建成高樓大廈、公路橋梁; 有的身輕如燕飛向藍天和宇宙; 有的深潛海底，遨游五大洋; 有的載著我們東來西往;有的在我們身邊，隨時傳遞美好的信息。所以說能源、材料和信息科學是當代科技的三大支柱。
鈦是金屬材料族群中的一支新秀，鈦合金具有低密度、高比強度和比模量、高熔點、耐腐蝕、在高溫時依然可以維持較高的強度和剛度，并有良好的抗蠕變性和抗氧化能力，是最具有潛力的新一代高溫結構材料，廣泛地應用于航空、航天、艦船、石油化工、生物工程等領域，因此被譽為“太空金屬”和“海洋金屬”。難熔金屬均屬于稀有金屬，它們具有高熔點、高密度、高溫強度、高硬度和耐酸堿腐蝕以及優秀的核性能等一系列特殊性能，是高溫領域中任何其他材料所不能替代的。因此在航空航天、核工業、軍事工業及冶金等領域有廣泛的用途，都是重要的戰略物資。鈦和難熔金屬的生產、儲備及應用在一定程度上可以反映出一個國家的科學技術發展水平和綜合國力。
我國鈦及難熔金屬材料的生產，全國解放以后是從零起步，經過60年的艱苦奮斗，已取得了輝煌的成就。到今天已形成完整的科研生產體系，基本保證了軍事國防和科技發展的需求。
鈦及難熔金屬的共同特點是熔點高，化學活性強，純度要求高，所以真空熔煉是最合適的生產方法。
雖然早在1905年鮑頓就利用自耗電極和水冷銅坩堝，在低壓氬氣的保護下熔煉金屬鉭獲得成功，但是真正用于生產還是在20世紀50年代以后，所以真空熔煉還是一種“年輕”的正在發展的生產方法。真空熔煉最早只有真空自耗熔煉、電子束熔煉和等離子熔煉，近年來由于真空獲得技術的進步，以及新技術新工藝對新材料的需求，推動了真空熔煉技術的發展。出現了組合冷坩堝感應熔煉技術，冷坩堝磁懸浮熔煉技術和鈦的冷床熔煉技術。這些新技術的出現，又使真空熔煉技術提高到一個新水平。
今后隨著國民經濟和高新技術的飛躍發展，對于各種金屬材料需求量會越來越大，品種會越來越多，鈦和難熔金屬的生產必將會有更大的發展，真空熔煉技術也必將會得到更加廣泛的應用和發展。
《鈦及難熔金屬真空熔煉》一書，全面系統地介紹了各種真空熔煉方法的工作原理、設備結構、工藝流程及各種生產工藝實例。該書系統全面，內容翔實，簡明易懂，可做本專業的工程技術人員、高校學生、熟練技術工人和工程管理人員的參考書，也可作為崗位技術教育的專業教材。
瞻顧人類歷史，人類文明的進展無不與金屬材料的使用聯系在一起。6000年前人類開始使用青銅器，人類歷史就進入了青銅器時代。4000年前人類會使用鐵器，而發展到鐵器時代。可見金屬材料的開發和應用具有劃時代的意義。以后隨著人類社會進步，越來越多新的金屬材料不斷地進入人類生活。如鋅的應用有500多年的歷史，當今被廣泛應用的輕巧耐用的鋁合金，僅有100年的歷史。每種金屬材料的應用，都會給人類文明的發展做出重要的貢獻。
當今社會是科學技術高度發達，社會財富極為豐富，人類高度文明的新時代。人們日常應用的金屬材料有千萬種之多，它們有的以鋼筋鐵骨構建成高樓大廈、公路橋梁; 有的身輕如燕飛向藍天和宇宙; 有的深潛海底，遨游五大洋; 有的載著我們東來西往;有的在我們身邊，隨時傳遞美好的信息。所以說能源、材料和信息科學是當代科技的三大支柱。
鈦是金屬材料族群中的一支新秀，鈦合金具有低密度、高比強度和比模量、高熔點、耐腐蝕、在高溫時依然可以維持較高的強度和剛度，并有良好的抗蠕變性和抗氧化能力，是最具有潛力的新一代高溫結構材料，廣泛地應用于航空、航天、艦船、石油化工、生物工程等領域，因此被譽為“太空金屬”和“海洋金屬”。難熔金屬均屬于稀有金屬，它們具有高熔點、高密度、高溫強度、高硬度和耐酸堿腐蝕以及優秀的核性能等一系列特殊性能，是高溫領域中任何其他材料所不能替代的。因此在航空航天、核工業、軍事工業及冶金等領域有廣泛的用途，都是重要的戰略物資。鈦和難熔金屬的生產、儲備及應用在一定程度上可以反映出一個國家的科學技術發展水平和綜合國力。
我國鈦及難熔金屬材料的生產，全國解放以后是從零起步，經過60年的艱苦奮斗，已取得了輝煌的成就。到今天已形成完整的科研生產體系，基本保證了軍事國防和科技發展的需求。
鈦及難熔金屬的共同特點是熔點高，化學活性強，純度要求高，所以真空熔煉是最合適的生產方法。
雖然早在1905年鮑頓就利用自耗電極和水冷銅坩堝，在低壓氬氣的保護下熔煉金屬鉭獲得成功，但是真正用于生產還是在20世紀50年代以后，所以真空熔煉還是一種“年輕”的正在發展的生產方法。真空熔煉最早只有真空自耗熔煉、電子束熔煉和等離子熔煉，近年來由于真空獲得技術的進步，以及新技術新工藝對新材料的需求，推動了真空熔煉技術的發展。出現了組合冷坩堝感應熔煉技術，冷坩堝磁懸浮熔煉技術和鈦的冷床熔煉技術。這些新技術的出現，又使真空熔煉技術提高到一個新水平。
今后隨著國民經濟和高新技術的飛躍發展，對于各種金屬材料需求量會越來越大，品種會越來越多，鈦和難熔金屬的生產必將會有更大的發展，真空熔煉技術也必將會得到更加廣泛的應用和發展。
《鈦及難熔金屬真空熔煉》一書，全面系統地介紹了各種真空熔煉方法的工作原理、設備結構、工藝流程及各種生產工藝實例。該書系統全面，內容翔實，簡明易懂，可做本專業的工程技術人員、高校學生、熟練技術工人和工程管理人員的參考書，也可作為崗位技術教育的專業教材。
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