刘文胜
,
刘书华
,
龙路平
,
马运柱
,
刘业
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2014.04.020
采用ANSYS软件对电子束熔炼提纯钨过程中的温度场进行数值模拟,探讨了不同工艺参数(熔炼功率(P)及扫描半径(剐)对熔体温度及熔池形状的影响.采用已模拟的工艺参数,在250 kW电子束设备上进行了提纯钨的实验验证,并用电感耦合等离子体光谱法(ICP-MS)对熔炼钨锭的成分进行分析.结果表明,熔炼功率和扫描半径对熔体温度和熔池形状都有一定的影响.随着熔炼功率的增加,熔体温度线性增加;随着扫描半径增大,熔体最高温度随之增加,但增加速率逐渐减小,最后趋于平衡;熔炼功率和扫描半径的细微变化皆能引起熔池形状和大小的显著变化,当熔炼功率和扫描半径过小(P=110 kW,R=10 mm)时,由于施加温度过低,铸锭熔解困难,无法形成熔池,随着熔炼功率及扫描半径的增大,熔池宽度和深度均有所增加.对模拟结果进行分析得到熔炼提纯钨的最佳条件为P=130 kW,R=15 mm,在此条件下杂质Cd,As,K,Mg,P的脱除率分别为95.0％,90.0％,75.0％,71.4％和71.4％.实验验证表明所建数学模型对电子束熔炼提纯钨具有较好的适应性.
关键词:
电子束熔炼
,
提纯钨
,
有限元
,
温度场
马运柱
,
刘业
,
刘文胜
,
龙路平
材料科学与工艺
采用250 kW的电子束熔炼炉对纯度为99.955％的钨棒进行提纯研究,利用扫描电镜、电感耦合等离子体光谱法(ICP-MS)和微米压痕仪分别对原料钨棒和熔炼后钨锭的形貌、纯度和显微硬度进行观察和测试.研究表明:在电子束轰击原料钨棒的过程中,钨棒端面的边缘最先熔化;经电子束熔炼后,钨棒的整体纯度显著提高,达到了99.975％,间隙杂质O和C的脱除率分别达到55.5％和45.8％;非间隙杂质的蒸汽压与脱除率密切相关,高蒸汽压的杂质元素Cd、As、K、Mg脱除较为完全,其脱除率分别为95％、90％、75％和71.4％,在钨棒中含量分别降至1、1、5和10 μg/g.
关键词:
电子束熔炼
,
高纯钨
,
净化提纯
,
间隙杂质
,
非间隙杂质
刘文胜
,
龙路平
,
马运柱
,
刘业
,
刘书华
稀有金属材料与工程
研究了电子束熔炼提纯钨过程中典型杂质的脱除,考察了电子束熔炼提纯钨的可行性,对电子束熔炼过程中的除杂动力学进行了分析,并确定了110、130、250 kW功率条件下杂质Fe、Si、Ti的脱除速率控制机制.结果表明:除Mo外,电子束熔炼对基体钨中各种杂质均有不同程度的脱除,其脱除率与饱和蒸气压差存在对应关系;通过分析并结合电子束熔炼实验,确定了Si、Fe、Ti在110 kW时的传质系数分别为0.21、0.56、0.11×10-4m/s,在130 kW时的传质系数分别为0.83、3.04、1.78×10-4m/s,在250 kW时的传质系数分别为0.36、2.37、1.48×10-4m/s,表明其脱除速率控制机制均为液/气界面中的扩散.
关键词:
电子束熔炼
,
提纯
,
钨
,
静态动力学
