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
游小刚
,
谭毅
,
魏鑫
,
李佳艳
,
石爽
材料热处理学报
利用电子束熔炼技术制备了镍基740高温合金,用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和维氏硬度计对740合金显微组织与硬度进行了表征,研究了固溶温度与时间对740合金显微组织与硬度的影响.结果表明,当固溶温度低于1210℃时,随着固溶温度的增加,TiNiSi相逐渐固溶到基体中.在1210℃进行固溶,随着固溶时间的增加,基体中一次MC碳化物尺寸减小.当固溶温度为1220℃时,长时间的固溶处理导致M23C6碳化物的分解,时效后晶界的G相由筏化的γ'相转变而来.1210℃与1220℃固溶处理2h后时效处理得到的二次相平均尺寸均小于30 nm,其体积分数均为40％左右.在1230℃固溶将会导致固溶微孔的形成.740合金的维氏硬度值随固溶时间的增加变化不大,时效后合金的硬度显著增加,其值由位错之间以及位错与二次相的相互作用决定.
关键词:
固溶处理
,
电子束熔炼
,
高温合金
,
γ'相
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
谭毅
,
廖娇
,
李佳艳
,
石爽
,
王清
,
游小刚
,
李鹏廷
,
姜辛
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.04.004
利用电子束熔炼技术制备Inconel 740合金,研究热处理状态下合金的组织演变过程与显微硬度的分布情况,分析热处理过程中合金相析出规律与相分布特点.结果表明:合金宏观组织良好,夹杂物含量较少,晶粒尺寸在2mm左右.标准热处理后的组织主要为奥氏体,并有大量孪晶,晶界上碳化物M23C6呈连续分布,同时也有G相和η相析出.晶内析出大量球形、尺寸大小约为30nm的强化相γ'.电子束熔炼制备的Inconel 740合金在标准热处理状态下的显微硬度明显高于传统方法制备的同种合金,约高120HV0.1.
关键词:
电子束熔炼
,
Inconel 740合金
,
组织
,
显微硬度
刘德华
,
张国梁
,
马晓东
,
刘宁
,
李廷举
功能材料
以冶金级硅为原料进行了制备高纯多晶硅锭的研究,自行设计了真空感应熔炼与定向凝固设备、电子束熔炼设备.通过酸洗、真空感应熔炼与第一次定向凝固、电子束熔炼、真空感应熔炼与第二次定向凝固等组合步骤对工业硅进行提纯.利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)进行成分分析,实验结果表明,定向凝固有效去除了金属杂质,电子束对蒸汽压高的元素,尤其是磷元素的去除作用明显.Al的浓度降低到了0.4×10~(-6),Fe、Ca、Ti、Mn、Cu、Zn等金属杂质的浓度降到了0.1×10~(-6)以下,P含量降低到1.5×10~(-6).
关键词:
冶金级硅
,
真空感应熔炼
,
定向凝固
,
电子束熔炼
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
李祥
,
王成焘
,
王林
,
张文光
,
李元超
稀有金属材料与工程
采用电子束熔化(EBM)成形工艺,制造具有可控多孔结构的Ti6Ai4V植入体,分析测试其微观孔隙结构特征、孔隙率以及力学性能.扫描电镜观测结果表明,所制备的钛合金植入体孔隙结构特征与设计结构相符合,证明EBM技术能够实现钛合金植入体孔隙结构的控制:测得多孔植入体的孔隙率为60.1%,相应的抗压强度为163 MPa,弹性模量为14 GPa,与人体骨组织弹性模量相近.利用改进的碱热处理方法进行表面改性,并浸泡在模拟体液中以诱导磷灰石的形成.体外细胞培养试验结果表明,培养7d后成骨细胞在改性的试件表面大量粘附、生长、增殖.
关键词:
电子束熔化成形
,
Ti6Al4V
,
多孔结构
,
生物活性
,
细胞培养
谭毅
,
石爽
,
姜大川
无机材料学报
doi:10.15541/jim20140664
电子束熔炼具有高能量密度、高真空度等优点，能够有效地去除硅中的挥发性杂质，使其在制备太阳能级多晶硅材料方面具有巨大的优势和广阔的应用前景，目前已经实现了产业化应用，成为冶金法制备太阳能级硅材料的关键环节之一。本文在阐述挥发性杂质去除的热力学原理的基础上，对其去除效果和去除机制进行了总结。同时，针对电子束熔炼技术目前存在的问题，结合作者在这些方面的探索，从数值模拟、节能型熔炼方式以及与定向凝固技术的耦合等角度对现阶段的研究重点进行了综述，并对其未来的发展趋势进行了展望。
关键词:
电子束熔炼
,
多晶硅
,
挥发性杂质
,
综述
李鹏廷
,
王凯
,
姜大川
,
任世强
,
谭毅
,
安广野
,
张磊
,
郭校亮
,
王峰
无机材料学报
doi:10.15541/jim20160324
以工业硅为原料,利用介质熔炼、定向凝固和电子束熔炼三种熔体处理技术对工业硅中的B、P和金属杂质进行了去除,制备出了99.9999%级多晶硅材料,其中,杂质B和P的含量分别低于0.20 ppmw(parts per million(weight),百万分之一质量),金属杂质总含量(TM)低于0.23 ppmw.研究发现,介质熔炼去除杂质B的过程中,熔体中发生氧化还原反应可以有效去除大部分的杂质Al和Ca;电子束熔炼过程中,利用饱和蒸气压原理可以有效去除挥发性杂质P、Al、Ca,同时降束诱导多晶硅定向凝固,可将其他金属杂质进一步去除.本研究通过各技术间的耦合除杂,减少了冶金法提纯多晶硅的工序,为连续化、规模化生产提供了技术支撑.
关键词:
工业硅
,
介质熔炼
,
定向凝固
,
电子束熔炼
