《真空熔炼技术》教案

Thistemplateistheinternalstandardcoursewaretemplateoftheenterprise真空熔炼技术第七章，真空熔炼本课程内容目录：7.1真空熔炼技术简介7.1.1真空熔炼的特点7.1.2稀有金属熔炼的特点7.1.3真空熔炼对稀有金属的适应性7.2真空熔炼的理论基础7.2.1分解7.2.2脱氧7.2.3金属及非金属成分的挥发7.2.4坩锅与金属间的反应7.3真空感应炉熔炼7.4真空电弧炉熔炼7.4.1真空电弧炉工作原理7.4.2真空电弧炉7.4.3真空自耗电弧熔炼过程7.5电子束炉熔炼7.6等离子炉熔炼7.1真空熔炼技术的发展7.1.1真空熔炼的特点根据熔体中H的溶解度与其分压的平方根关系：式中：S为金属熔体中的气体溶解度；P为金属与气体接触处的气体分压；K为比例常数，与金属、气体及温度条件有关。可见，（1）通过降低外界压力，就可以减少气体在金属熔体中的熔解度，从而减少气体的含量－具有除气作用；（2）同时，根据分压差原理，通过降低压力使溶解在金属熔体中的气体，有强烈的析出倾向－具有除气作用；（3）并且，生成的气泡在上浮过程中，能吸附非金属夹杂物带出金属熔体－具有除杂作用；（4）另外，真空条件下，能减少金属熔体的氧化倾向－具有防止氧化作用。7.1.2稀有金属熔炼的特点（1）具有较高的熔点，其中，钨、钼、钽、铌被称为四大难熔金属(3380℃,2620℃,3410℃,2468℃)，在熔炼时需要较高的加热温度，增加了氧化、吸气、造渣的危险；（2）具有较高的化学活性，特别是与氧、氮和氢等间隙元素的亲和力大，具有很强的氧化和吸气倾向；（3）间隙元素对稀有金属的加工性能和使用性能的影响极其敏感，氧、氮和氢三大元素的含量大于0.035~0.045%时，则难以加工变形。7.1.3真空熔炼对稀有金属的适应性（1）真空熔炼，能防止稀有金属受大气和耐火 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的污染；（2）真空熔炼，可以获得气体与夹杂含量低，机械性能高，加工性好的金属铸锭；（3）采用真空电弧熔炼，可以获得2000°C以上的高温，保证了稀有金属熔炼所需的高温条件。7.2真空熔炼的理论基础除了上述真空熔炼的特点：（1）通过降低外界压力，就可以减少气体在金属熔体中的熔解度，从而减少气体的含量－具有除气作用；（2）同时，根据分压差原理，通过降低压力使溶解在金属熔体中的气体，有强烈的析出倾向－具有除气作用；（3）并且，生成的气泡在上浮过程中，能吸附非金属夹杂物带出金属熔体－具有除杂作用；（4）另外，真空条件下，能减少金属熔体的氧化倾向－具有防止氧化作用。还包括：7.2.1真空对化合物分解特点当气体和夹杂以金属化合物形式存在时，是难以去除的，然而，在真空和高温条件下，它们容易分解形成气体，从而比较好去除。（见图7－1，氧化物生成自由能与温度关系曲线）7.2.2真空的脱氧特点与氮化物、氢化物相比，氧化物的分解压很低，通常是1.33×10-5Pa，远低于真空设备所能达到的真空条件，因此，只能靠加入脱氧剂（还原剂）脱氧。脱氧剂包括：碳脱氧剂、氢脱氧剂和金属脱氧剂。（1）碳脱氧剂－在真空条件下，其脱氧能力是常压下的100倍，是一种真空强脱氧剂，其脱氧反应简式为：[C]+[O]→CO↑由于真空条件下，生成的气体被逐渐的抽走，所以，使反应顺利进行。（2）氢脱氧剂－用氢还原金属氧化物的氧，其反应简式为：H2+[O]→H2O↑当采用碳脱氧形成稳定的化合物的情况，适合采用氢脱氧法，但有一定的危险。（3）金属脱氧剂－加入一种高活性的金属，它与氧的亲合力大，从而使氧化物还原，并形成低熔解度的稳定氧化物，达到脱氧的目的。按合金元素与氧的亲和力的大小，由大到小依次排列为：Be—Li—Mg—Na—Ca—Al—Ti—Si—Mn—Cr—Zn—Fe—Ni—CuAl以上的与氧亲和力大，是 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面活性元素7.2.3真空使金属及非金属挥发的特点真空熔炼不仅使易挥发（蒸汽压大）的金属挥发，而且使蒸气压较小的杂质及某些氧化物也能挥发。因此，真空熔炼的重要问题之一是如何控制挥发速率及其损失，可以利用此种特性，去除杂质元素，净化金属熔体，同时，为了控制合金元素的含量不受损失，通常在真空熔炼后期加入易挥发的合金元素，也可以在添加合金元素时，向炉内充入一定压力的惰性气体。7.2.3真空条件下坩锅与金属熔体的反应情况真空条件下，促进了坩锅与熔体的反应，而使耐火材料损坏和金属熔体污染－增氧。例如，熔炼含Ti的金属熔体时，与SiO2及Al2O3耐火材料反应：SiO2＋[Ti]→2SiO↑+TiO2真空条件下，SiO不断溢出，从而促进了反应的进行。同样，Al2O3＋[Ti]→4/3[Al]+TiO2Al2O3＋3[C]→3CO↑+2[Al]……7.3真空感应炉熔炼1－绞盘；2－炉料；3－闸门；4－熔炼室；5－加料斗；6－感应器；7－弹簧；8－卸锭门；9－锭模；10－闸门；11－升降机构；12－旋转门；13－机械泵；14－扩散泵。真空感应电炉结构图7.3.1真空感应熔炼的工作原理：（1）加热采用无铁芯的感应熔炼炉（两吨以下的真空熔炼炉，通常采用500~4000Hz的中频电源，大型电炉多采用三倍工频或工频电源）；（2）熔炼炉装在一个真空室中，炉料在真空或惰行气体中熔炼，真空系统采用初级真空泵和增压泵抽取真空，并由真空阀门和 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 仪表组成，对于采用油增压泵和罗茨泵并联的真空系统，其真空度可达0.06Pa；（3）在水冷条件下，对感应加热器及结晶器进行冷却处理；（4）并在真空条件下，熔炼和浇铸金属熔体。7.3.2真空感应熔炼的特点：（1）净化效果好，是熔炼金属或合金的含气量低；（2）合金元素的氧化损失小，氧化夹杂少；（3）可以不用覆盖剂，熔体不易被氧化；（4）能提高金属或合金的机械性能和塑性成形能力。7.4真空电弧炉熔炼7.4.1真空电弧熔炼的工作原理：电弧熔炼是利用电弧放电产生的高温来熔炼金属，并在真空条件下，实现熔体的脱氧、杂质挥发和夹杂分解等熔体净化过程。（1）电弧：1－阴极区；2－弧柱区；3－阳极区；4－温度曲线；5－聚弧；6－边弧；7－爬弧；8－阴极斑点；9－自耗电极；10－铸锭。1－阴极区=阴极斑点＋负刷＋暗区；2－弧柱区=弧柱＋负弧焰；3－阳极区=阳极斑点＋正刷。电弧分区阴极斑点为：阴极表面发射的电子是在局部区域发射的，并在该区域显示出光亮的轮廓，成为阴极斑点或发射辉点，具有游动的特点（发射电子逸出功最小的区域移动）。典型的螺旋型电弧图片弧柱：弧柱是电弧的主体，它是电弧中温度最高的区域，比阴极斑点和阳极斑点的温度还高，其温度的高低与气体的导电性和电离势有关，同时，压力对电弧的温度和稳定性影响非常大，压力增加，弧柱断面积减小，电流密度增大，其温度增加，当压力在10KPa～4KPa时，电弧的稳定性较好，当压力低于4KPa时，电流密度降低，弧柱分散，出现爬弧现象（电弧出现在电极侧面和坩锅之间），使电弧热量分散，不足以使熔池内的金属熔化，使电弧稳定的临界压力为13KPa~66KPa之间，此压力下的电弧成为“真空电弧”此时，弧区完全由金属蒸汽代替原来的气体来支持电弧。阳极斑点：位于阳极表面，其外观与阴极斑点有些相似，是接收电子和负离子的地方，阳极斑点是电子和离子的轰击区域，其温度高于阴极斑点，（2）电弧的稳定性：电弧受气体和磁场影响会出现吹偏的现象，通常在结晶器外设置稳弧线圈，线圈产生与电弧平行的纵向磁场，磁场强度对电弧起压缩作用，以保持电弧的稳定性，同时，电弧旋转也带动熔池旋转，使成分分布均匀，改善铸锭表面质量，并且，结晶核心增加，阻碍一次晶粒生长，具有细化晶粒作用。7.4.2真空电弧熔炼的结构：1－电缆；2－水冷电杆；3－炉壳；4－夹头；5－过渡极；6－真空管道；7－自耗电极；8－结晶器；9－稳弧线圈；10－电弧；11－熔池；12－铸锭；13－冷却水；14－冷却水口。真空电弧炉结构图真空电弧分为：自耗和非自耗型电弧的工作电压：20～28VDC电流：几千到几万安培7.4.3真空自耗电弧熔炼的过程：熔炼的全过程分为：引弧阶段、正常熔炼阶段、头部补缩阶段。（1）引弧阶段：使电弧引燃并形成一定深度的熔池；（2）正常熔炼阶段：熔炼并去除气体、金属夹杂物及有害杂质，使成分均匀化改善结晶组织；（3）头部补缩阶段：尽量减少铸锭头部的缩孔和疏松现象，通常采用多级补缩和低电流保温的工艺操作。7.5电子束炉熔炼7.5.1电子束炉的工作原理：阴极表面发射的电子流，在电场作用下高速运动，并通过聚焦使电子流准确射向阳极，把高速电子的动能转化成热能，使阳极熔化。电子束炉的结构原理图1－电子枪罩；2－钽阴极；3－钨丝；4－屏蔽极；5－聚焦极；6－加速阳极；7、10－聚焦线圈；8－栏孔栅；9－阀门；11－搁板；12－结晶器；13－铸锭；14－料仓；15－观察口。电子枪的结构7.5.2电子束炉的基本特点：电子束炉是电子束发射、真空熔炼和水冷坩锅铸锭三个主要技术的结合，其基本优点是：（1）高的真空度（0.027Pa~0.00027Pa)，对于难熔的金属(钨、钼、钽、铌）中的蒸汽压较高的杂质（碳、钒、铁和硅等金属）挥发并去除；（2）熔炼速度和加热速度可以在较大范围内调节，有利于液态金属中碳和氧反应及扩散能力低的杂质，迅速扩散到金属表面；（3）功率密度高，溶池温度高，同时电子束的扫描，对金属溶池有搅拌作用；缺点是：（1）熔炼时金属容易挥发，成分控制困难；（2）熔炼炉结构复杂，造价和运行费用高；（3）电子束的高压（2万伏特～3万伏特）加速电子流，产生X射线，对人体有伤害。7.6等离子炉熔炼7.6.1等离子炉熔炼的工作原理：1－等离子枪；2－棒料；3－搅拌线圈；4－结晶器；5－铸锭；6－料槽；7－振动器；8－料仓；9－电源；10－溶池；11－等离子体；12－钨电极；13－非转移弧；14－转移弧；15－高频电源。等离子炉的结构原理图等离子炉的工作原理:用直流电加热非自耗电极或中空阴极以产生电子束，将通过阴极附近的惰性气体离解，再以高度稳定的等离子弧从枪口喷到阳极炉料上使之熔化。7.6.2等离子炉熔炼的特点：（1）温度高，能量集中，熔化速度快；（2）功率调节方便，工艺适应性好；（3）不完全依靠真空条件，可使炉内充填所需气体；（4）具有良好的脱气净化作用；（5）合金元素的烧损比较小；（6）电压低绝缘性好。总结：7.1真空熔炼技术简介7.2真空熔炼的理论基础7.3真空感应炉熔炼7.4真空电弧炉熔炼7.5电子束炉熔炼7.6等离子炉熔炼Thistemplateistheinternalstandardcoursewaretemplateoftheenterprise课程结束SWOT分析模板SWOT分析是市场营销管理中经常使用的功能强大的分析工具，最早是由美国旧金山大学的管理学教授在80年代初提出来的：S代表strength(优势)，W代表weakness(弱势)，O代表opportunity(机会)，T代表threat(威胁)。市场分析人员经常使用这一工具来扫描、分析整个行业和市场，获取相关的市场资讯，为高层提供决策依据，其中，S、W是内部因素，O、T是外部因素。它在制定公司发展战略和进行竞争对手分析中也经常被使用。SWOT的分析技巧类似于波士顿咨询（BCG）公司的增长/份额矩阵（TheGrowth/ShareMatrix），什么是SWOT分析内部环境优势Strengths劣势Weakness机会Opportunities威胁ThreatsSWOT分析传统矩阵示意图外部环境SWOT行业分析适用范围业务单元及产品线分析竞争对手分析SWOT企业自身SBUSWOT分析SWOTSWOT企业自身SBUSWOT分析主要竞争对手SBUSWOT分析企业的内外部环境与行业平均水平进行比较当选择行业领域中只有少数竞争对手时，可以考虑做SWOT组图进行比较SWOT分析步骤分析环境因素构造SWOT矩阵制定行动 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 运用各种调查研究 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，分析出公司所处的各种环境因素，即外部环境因素和内部能力因素。将调查得出的各种因素根据轻重缓急或影响程度等排序方式，构造SWOT矩阵。在完成环境因素分析和SWOT矩阵的构造后，便可以制定出相应的行动计划。SW优势与劣势分析（内部环境分析）提高公司盈利性产品线的宽度产品的质量产品价格产品的可靠性产品的适用性服务的及时性服务态度……竞争优势可以指消费者眼中一个企业或它的产品有别于其竞争对手的任何优越的东西。需要注意的是一定要从消费者的角度出发，寻找与竞争者或行业平均水平比较，公司的产品与服务有什么优势/劣势；而不是从公司的角度出发，衡量企业的竞争优势。通过一定努力，建立自身竞争优势引起竞争者注意，开始作出反应直接进攻企业优势所在，或采取更为有力的策略竞争优势受到削弱，寻找新的策略增强自身竞争优势根据SW分析，公司建立并维持自身的竞争优势企业在维持竞争优势过程中，必须深刻认识自身的资源和能力，采取适当的措施。因为一个企业一旦在某一方面具有了竞争优势，势必会吸引到竞争对手的注意。而影响企业竞争优势的持续时间，主要的是三个关键因素：（1）建立这种优势要多长时间?（2）能够获得的优势有多大？（3）竞争对手作出有力反应需要多长时间？如果企业分析清楚了这三个因素，就会明确自己在建立和维持竞争优势中的地位了。OT机会与威胁分析（外部环境分析）环境发展趋势分为两大类：环境威胁环境机会环境威胁指的是环境中一种不利的发展趋势所形成的挑战，如果不采取果断的战略行为，这种不利趋势将导致公司的竞争地位受到削弱。环境机会就是对公司行为富有吸引力的领域，在这一领域中，该公司将拥有竞争优势。OT机会与威胁分析方法一：PEST法PEST法政治／法律:经济社会文化技术垄断法律环境保护法税法对外贸易规定劳动法政府稳定性经济周期GNP趋势利率货币供给通货膨胀失业率可支配收入能源供给成本人口统比收入分配社会稳定生活方式的变化教育水平消费政府对研究的投入政府和行业对技术的重视新技术的发明和进展技术传播的速度折旧和报废速度OT机会与威胁分析方法一：波特五力模型竞争者供应商客户替代者新进入者进入本行业有哪些壁垒？它们阻碍新进入者的作用有多大？本企业怎样确定自己的地位（自己进入或者阻止对手进入）？购买者转而购买替代品的转移成本；公司可以采取什么措施来降低成本或增加附加值来降低消费者购买替代品的风险？供货商的品牌或价格特色；供货商的战略中本企业的地位；供货商之间的关系；从供货商之间转移的成本本企业的部件或原材料产品占买方成本的比例；各买方之间是否有联合的危险；本企业与买方是否具有战略合作关系行业内竞争者的均衡程度、增长速度、固定成本比例、本行业产品或服务的差异化程度、退出壁垒等，决定了一个行业内的竞争激烈程度构造SWOT矩阵在构造SWOT过程中，将那些对公司发展有直接的、重要的、大量的、迫切的、久远的影响因素优先排列出来，而将那些间接的、次要的、少许的、不急的、短暂的影响因素排列在后面。案例：1997年香港邮政对特快专递业务单元做的SWOT分析SWT特快专递服务推出较早技术支持较强（如电子追踪服务以邮局为服务终端，服务网络覆盖面广O特快专递”过去的形象不太好认知率不高可靠性与速度不及私营公司私营速递公司多以大公司为主要客户中小机构、个人的需求得不到满足，是个被忽视的市场香港近年经济不太景气，外部环境不利速递业竞争对手林立，正面冲突可能招致报复制订行动计划制定计划的基本思路是：发挥优势因素，克服弱点因素，利用机会因素，化解威胁因素；考虑过去，立足当前，着眼未来。运用系统分析的综合分析方法，将排列与考虑的各种环境因素相互匹配起来加以组合，得出一系列公司未来发展的可选择对策。SWOTWT对策最小与最小对策，即考虑弱点因素和威胁因素，目的是努力使这些因素都趋于最小。悲观WO对策最小与最大对策，即着重考虑弱点因素和机会因素，目的是努力使弱点趋于最小，使机会趋于最大苦乐参半ST对策最小与最大对策，即着重考虑优势因素和威胁因素，目的是努力使优势因素趋于最大，是威胁因素趋于最小。苦乐参半SO对策最大与最大对策，即着重考虑优势因素和机会因素，目的在于努力使这两种因素都趋于最大。理想小大大小