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氢等离子体电弧熔炼技术在难熔金属提纯中的应用-西北有色金属研究院
第44 卷 第3 期 稀有金属材料与工程 Vol.44, No.3 2015 年 3 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING March 2015 氢等离子体电弧熔炼技术在难熔金属提纯中的应用 1,3 2 3 1 3 李国玲 ，田 丰 ，李 里 ，田文怀 ，李星国 (1. 北京科技大学，北京 100083) (2. 北京有色金属研究院，北京 100088) (3. 北京大学，北京 100871) 摘 要：本文主要对氢等离子体电弧熔炼技术在难熔金属提纯方面的应用进行了综述。介绍了等离子体电弧炉的原理 与结构，重点讨论氢等离子体电弧熔炼技术在难熔金属提纯方面的优势，最后阐述了H2 在熔炼提纯中发挥的重要作用 和机理。 关键词：氢等离子体电弧熔炼；金属；提纯 中图法分类号：TF841 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2015)03-0775-06 高纯金属主要用于电子化工材料和特殊合金材料。 等离子体电弧熔炼炉(plasma arc melting furnace) [14] 随着大规模集成电路的发展及航空航天工业的迅速腾 于20 世纪60 年代发展起来 。它是利用气体电离所 飞，对高强高导高纯金属需求量大幅增加，性能和质量 产生的等离子体的能量进行加热的一种电炉，可以用 要求越来越高。高纯、超高纯金属的制备在现代材料科 来熔炼钛、锆、铌等难熔金属和合金，在航空、军工、 学和工程中变得越来越重要，已成为制约特定材料应用 能源、化工等领域的材料研发中起着重要作用。 [1,2] 领域发展的关键技术 。 等离子体电弧熔炼炉的基本原理是利用电极和原 超高纯金属的制备方法主要包括真空蒸馏法、电弧 料之间产生集中和可控稳定化的等离子弧作为热源来 熔炼法、电子束熔炼、电迁移法、区域熔炼法和电解精 熔化和精炼金属。等离子体是不同于气体、液体、固 [3-7] 炼法等 。每种方法各有长短，在具体应用中需选择 体的物质第四态，是分布于中性粒子气体中的电子与 [15] 合适的提纯技术。例如真空蒸馏法局限较大，只用于提 离子的混合物 。它具有高的导电性、热容量和导热 [8] 纯熔点附近蒸气压较高的金属 ；电子束熔炼法提纯效 性。等离子弧是一种压缩弧，能量集中，弧柱细长， 果较好，但是真空熔炼过程中样品挥发较大，回收率低； 温度通常为 2000~5000 K 。等离子熔炼可以有效地控 电迁移法和熔盐电解精炼法工艺流程长，提纯过程中金 制炉内气氛，最常用的惰性气体是氩气，根据不同的
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