【摘 要】 真空冶金技術(shù)指的是在比大氣壓還小的氣壓之下展開的冶金作業(yè)，該項(xiàng)技術(shù)是在真空技術(shù)的技術(shù)上得以廣泛應(yīng)用的。在目前，真空冶金技術(shù)包含著多種熔煉方法。為了對真空冶金技術(shù)的開發(fā)歷史及應(yīng)用有進(jìn)一步了解，本文重點(diǎn)就真空冶金技術(shù)的開發(fā)及其的應(yīng)用領(lǐng)域等問題展開分析探討，并指出該技術(shù)在今后的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞真空冶金,技術(shù)種類,應(yīng)用領(lǐng)域

1 緒論

人類冶金早已有幾個世紀(jì)的歷史。目前，隨著冶金技術(shù)的高速發(fā)展，其經(jīng)歷了電冶金、火法冶金以及濕法冶金等冶金工藝技術(shù)的發(fā)展。在近50多年以來，隨著全球科技的進(jìn)步，部分精細(xì)化的冶金技術(shù)逐漸嶄露頭角，例如等離子冶金、真空冶金以及生物冶金等等。在19世紀(jì)80年初，美國的Roman.H.Gordm應(yīng)用真空技術(shù)對鋼水鑄件進(jìn)行處理，成品舞氣孔舞裂紋，在很大程度上提高鋼水的質(zhì)量及成品率，而且還獲得專利，這也標(biāo)志著真空技術(shù)真正用到冶金工業(yè)上。時至今日，真空冶金技術(shù)已經(jīng)從應(yīng)用鋼鐵處理到有色金屬處理，從粗金屬到高純度金屬等。與此同時，真空冶金技術(shù)還發(fā)展到真空熔煉、真空燒結(jié)、真空鍍膜以及真空提取、真空熱處理等等。

2 真空冶金技術(shù)的特點(diǎn)

真空冶金技術(shù)具有如下幾個特點(diǎn)，首先是對任何增容反應(yīng)均有有利的影響。由于在真空下的氣體壓力很低，對任何增容反應(yīng)均有有利影響。如：（1）還原劑將氧化物MO還原成MO凝聚態(tài)+R→RO氣態(tài)↑+M凝聚態(tài)，其中的金屬氧化物會被還原為固態(tài)金屬或者是液態(tài)金屬。（2）能將氣體G溶解成金屬，進(jìn)而放出氣體G金屬→G↑（3）MO凝聚態(tài)+R→M氣態(tài)+RO氣態(tài)↑，有關(guān)金屬的氧化物被還原為氣態(tài)的金屬。等等。真空對此類過程均是有利的，不單加快金屬反應(yīng)的速度，同時也降低反應(yīng)的溫度。其次是有少氣體參與反應(yīng)。真空中由于氣體比較稀薄，少有氣體參與反應(yīng)。在真空內(nèi)熔化金屬時，可以是氣體不會溶解,在真空內(nèi)，金屬被加熱到高溫時不易被氧化。不管是固體金屬或者液體金屬，均不會被氧化。第三，沒有污染。如果在冶煉過程中，需要高溫，也就是大于真空室壁的材料實(shí)際的軟化溫度，那么加熱系統(tǒng)需用電在爐內(nèi)做好加熱，所以真空系統(tǒng)無燃料燃燒導(dǎo)致的污染問題。例如收塵以及對環(huán)境的污染等。第四，氣體的分子小。氧化物或者金屬在真空中容易形成氣體后，往往氣體分子小且分散。在真空之中，多原子類分子容易分解為少原子的分子，所以所生成的氣體分子十分小，粒徑為10-10米。

3 真空冶金技術(shù)的開發(fā)進(jìn)程探討

真空冶金技術(shù)是在低于0.1MPa的真空，或者是超過真空（10-5～1.3帕）之下展開的金屬冶煉、提取以及精煉、加工等處理的一種冶金方法，其包括了條件下進(jìn)行屬的冶煉、提純、精煉和加工處理等的冶金方法，包括真空熔煉、真空燒結(jié)、真空鍍膜以及真空提取、真空熱處理等等。真空冶金技術(shù)的開發(fā)，主要是建立于真空技術(shù)的基礎(chǔ)之上，真空冶金技術(shù)的開發(fā)來源于公元前的386～324年。在1654年，德國的馬德堡市，著名工程師O..Guerike1制成了第一臺真空泵，且用其做成了聞名于世的“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，從此開啟了真空冶金技術(shù)的應(yīng)用時代。在1643年，E.Torricelli采用封閉的一端玻璃管，測出了大氣壓760mm的汞柱高。在1865年，Bessemer通過設(shè)想，把已煉好的鋼放于真空中進(jìn)行澆注，以消除裂紋以及氣泡，可是由于技術(shù)及設(shè)備仍存在一定缺陷，導(dǎo)致無法滿足要求。在1874年，H.Mcleode制造出壓縮真空計。

4 真空冶金技術(shù)的應(yīng)用

4.1真空熔煉法

通常真空熔煉是基于真空下的進(jìn)行高溫熔煉之后的提純金屬。真空熔煉的方法具體有：（1）真空感應(yīng)熔煉，也就是應(yīng)用在真空中的中、高頻感應(yīng)爐來熔煉金屬。多是用于熔煉高強(qiáng)度鋼、超級高強(qiáng)度鋼以及高溫合金。（2）真空電弧熔煉，也就是在真空下經(jīng)強(qiáng)電流和低電壓來對熔化金屬加熱。電極一般是自損耗的，主要是用于鉬、鎢、鈦以及鉭等的熔煉。（3）電渣熔煉，也就是用于金屬的重熔提純以及熔鑄異形的鑄件。（4）電子束熔煉，也稱為電子轟擊熔煉，也就是在高真空之下運(yùn)用一個或者以上陰極電子槍通過發(fā)射高能的電子束，將熔物料轟擊，以使電子動能快速轉(zhuǎn)為熱能，進(jìn)而熔化爐料，且滴入冷水銅中，從而凝固成錠。電子書熔煉技術(shù)通常適用于熔煉的難度高而且要求要有超高純度合金或者金屬來完成，其是一種發(fā)展前景大的熔煉方法。

4.2真空蒸餾及真空精煉

真空蒸餾及真空精煉，主要以真空蒸發(fā)技術(shù)將雜質(zhì)去除，從中提純材料。具體方法有兩種：（1）真空下蒸餾分離，在真空之下，以金屬間的蒸汽壓差別為依據(jù)，經(jīng)揮發(fā)以及冷凝來分離或者提純金屬。在工業(yè)上，一半是運(yùn)用電阻爐或者是感應(yīng)爐展開蒸餾。（2）化學(xué)遷移的反應(yīng)法，通過利用氣體和金屬間的物質(zhì)反應(yīng)來形成化合物，進(jìn)而遷移到其它部位。在發(fā)生逆反應(yīng)，從而生成純金屬和氣體產(chǎn)物。

4.3真空熱處理技術(shù)

真空熱處理技術(shù)主要是在真空條件下，對金屬進(jìn)行加熱處理的一種方法，可以使金屬的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，進(jìn)而改善其的物理性能以及化學(xué)性能。通常真空熱處理有真空淬火、真空化學(xué)處理以及真空退火幾類。其中真空淬火是基于真空之下進(jìn)行加熱，進(jìn)而在多種冷卻介質(zhì)之中進(jìn)行冷卻。二真空退火多用于難熔的金屬及合金等。真空化學(xué)熱處理通常是用于真空滲碳、真空滲鉻、真空離子滲碳等。

4.4真空鍍膜技術(shù)

真空鍍膜是基于真空之下，通過以金屬蒸氣或者是濺射，讓金屬離子或者金屬原子凝結(jié)到其他的材料上，形成所需的覆蓋層以及金屬膜。通常冶金工業(yè)是用于真空鍍鋁或或者是真空鍍錫、真空鍍鎘、不銹鋼等。

總的來說，真空冶金技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣，最主要的是在工業(yè)領(lǐng)域，主要是因大多數(shù)的工業(yè)以及高新技術(shù)的快速發(fā)展，對各種材料及工藝提出很高的要求。而要生產(chǎn)高質(zhì)量的材料及工藝，必須是要借助真空的。把真空技術(shù)運(yùn)用到冶金工藝上，可以拓寬真空冶金技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。在1950年后，真空技術(shù)有了質(zhì)的發(fā)展，在1960年以后，真空冶金技術(shù)更是有了跨時代的發(fā)展，除了上述提及的幾種真空冶金技術(shù)，還有其它的冶金技術(shù)工藝，例如真空脫氣、真空燒結(jié)以及真空還原等等。如下是真空冶金技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域詳表。

5 真空冶金的發(fā)展趨向

5.1真空冶金與特種熔煉技術(shù)的發(fā)展趨向

對于傳統(tǒng)冶金，若其的某些過程適合采用真空冶金技術(shù)，可利用真空冶金技術(shù)進(jìn)行代替。其次，研制新型的真空冶金設(shè)備裝置。第三，對于部分物料，研究新型的真空冶金設(shè)備、方法以及流程等。第四，在新型的材料中，利用真空冶金加以研制。第五，在存有熔渣的條件下，積極開發(fā)真空熔煉技術(shù)。第六，不斷拓寬新型特種熔煉技術(shù)的發(fā)展領(lǐng)域，或者不斷擴(kuò)大相同特種熔煉技術(shù)的使用范圍。第七，利用數(shù)值模擬以及計算機(jī)，以加強(qiáng)控制特種冶煉的過程及質(zhì)量。第八，生產(chǎn)純高溫的特種鋼或者合金。

6 結(jié)束語

近年來，隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，不僅要求材料具有更高的性能，而且也要求更高的冶煉水平，對此，各種新型的真空冶金方法不斷涌現(xiàn)。從液態(tài)金屬的純度提高以及鑄錠結(jié)晶的改善等兩方面著手，合理選擇真空冶金的工藝設(shè)備，依據(jù)所生產(chǎn)合金的化學(xué)成分、產(chǎn)品種類及用途等，選取最優(yōu)的冶煉工藝方案。要想獲取高純度的金屬材料，必須在使用以往真空冶金方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用以上提到的輔助工藝對策。唯有如此，才能加以運(yùn)用真空冶金技術(shù)，以提供令人滿意的服務(wù)。

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