摘 要:真空冶金的概念和特點(diǎn)是筆者本文的落筆處,然后再回顧真空冶金的發(fā)展史,并探尋其未來發(fā)展的方向。筆者希望能夠更好的利用真空冶金這一技術(shù),為生產(chǎn)和生活服務(wù)。
關(guān)鍵詞:真空冶金 發(fā)展史 發(fā)展方向
一、真空冶金的概念與特點(diǎn)
對于真空冶金的定義,是一種材料制備的共性技術(shù),它是指對金屬進(jìn)行冶煉、提純、精煉等處理必須要在低于大氣壓力之下進(jìn)行的一種工藝技術(shù)。真空冶金技術(shù)能夠改善冶金動力和熱力學(xué)條件,對那些體積增加的物理或化學(xué)變化的過程相當(dāng)有利。利用真空環(huán)境進(jìn)行冶金,相對于常溫冶金可以達(dá)到意想不到的效果,有效地阻止了金屬與其他氣體的反應(yīng),同時并去除雜質(zhì),提高金屬的利用率。真空冶金的用途很多,通常用于金屬熔煉、精煉、澆鑄及熱處理等程序。科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展,各種高科技技術(shù)也在不斷更新,真空冶金技術(shù)就是在這樣的背景下誕生的,并且將在未來的發(fā)展中得到廣泛的應(yīng)用。究其真空冶金的目的,有幾下幾點(diǎn):1.盡量減少金屬受氣相的污染,2.降低溶解于金屬中的氧、氫、氮等雜質(zhì)或較易揮發(fā)的雜質(zhì)元素的含量,3.促進(jìn)氣態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng),達(dá)到特定的冶煉效果,4.用真空熔煉過程可以避免由耐火材料容器帶來的不良影響。
真空蒸餾、真空分離、真空還原、真空熔煉、真空脫氣、真空燒結(jié)等都是真空冶金技術(shù)常見的幾種工藝技術(shù)。這些技術(shù)可以用來處理成分比較復(fù)雜的原料,還可以對原材料進(jìn)行二次綜合利用等等。它所具有的這些應(yīng)用方式,使真空冶金在
有色金屬改造的過程中得以充分發(fā)揮并扮演重要的角色。與其他冶金技術(shù)相比,真空冶金有其特點(diǎn):1.真空冶金技術(shù)過程中,很少氣體會參與反應(yīng),2.使用真空冶金技術(shù),能夠降低能耗,提高資源利用率,3.真空冶金技術(shù)沒有出現(xiàn)燃料燃燒帶來的問題,減少對環(huán)境的污染,4.真空冶金技術(shù)能夠使工藝流程變復(fù)雜為簡便,進(jìn)而提高了工作效率。
二、真空冶金的發(fā)展史
早在公元前,人類就開始冶煉和鑄造金屬。但是,早期人類冶煉金屬的實(shí)踐都是常溫下進(jìn)行的。常溫下的金屬冶煉,會出現(xiàn)一個問題,那就是容易使金屬與大氣中各種氣體發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致一些活性金屬很難留存,甚至某些金屬會與其他氣體反應(yīng),使金屬的性能大大地降低。與此同時,在常溫下進(jìn)行冶金操作,金屬還很容易與周圍環(huán)境交流,出現(xiàn)雜質(zhì),從而浪費(fèi)了材料和降低產(chǎn)量。由于常溫冶煉環(huán)境的可開放性,還會帶來副作用—燃料燃燒帶來的大氣污染問題。因此人類開始思考,如何才能提高材料的利用率,降低原材料的能耗,減少對大氣的污染。
19世紀(jì)末,人類的思考有了新的突破,真空冶金技術(shù)開始處于萌芽狀態(tài)。隨著真空技術(shù)的發(fā)展,帶動了真空冶金技術(shù)的產(chǎn)生和運(yùn)用,真空技術(shù)被逐漸被社會認(rèn)識并運(yùn)用到冶金行業(yè)中,真空冶金技術(shù)得以不斷成長。正是由于真空條件下所擁有的優(yōu)勢和利處是常溫多達(dá)不到的,真空冶金得以在冶金行業(yè)中廣泛應(yīng)用開來并快速發(fā)展。
1940年以后,原子能、自動化和宇航等高精尖科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用,對材料和工藝的質(zhì)量產(chǎn)生了極大的需求。真空冶煉、真空脫氣、真空焊接、真空熱處理等技術(shù)在此過程里得到發(fā)展,從而進(jìn)一步充實(shí)了真空冶金的內(nèi)容和范疇。隨著真空冶金所使用的各種設(shè)備和方法的創(chuàng)新和發(fā)明,讓真空冶金迅速成為各種高精尖科技材料制備的重要手段。
真空冶金技術(shù)飛速發(fā)展時期在1960以后,發(fā)展的條件恰恰是由于各種冶金設(shè)備的不斷更新以及真空技術(shù)的不斷進(jìn)步,這樣的環(huán)境和條件,讓真空冶金技術(shù)如虎添翼地朝多樣化、大型化、專業(yè)化方向發(fā)展。在縱向發(fā)展和革新的同時,真空技術(shù)也朝著多領(lǐng)域橫向進(jìn)軍,擴(kuò)展到高真空和超高真空技術(shù)的應(yīng)用中。近年來,使材料表面改性和創(chuàng)新
新材料制備的途徑主要原因就是因?yàn)檎婵找苯鹜繉蛹夹g(shù)的不斷發(fā)展,這樣的改進(jìn)和革新,使真空冶金技術(shù)再一次突飛猛進(jìn)。
三、真空冶金技術(shù)的發(fā)展方向
上文筆者提到真空冶金技術(shù)的發(fā)展史,那么,我們繼續(xù)來研究其未來發(fā)展的方向。隨著高精尖科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,真空冶金技術(shù)也得到大面積的推廣和應(yīng)用。如普通鋼的生產(chǎn),通常是進(jìn)行真空脫氣處理,通過這樣的處理可以提高鋼材的質(zhì)量。同時,某些有色金屬的生產(chǎn)也常常會利用到真空蒸餾、分離和燒結(jié)等工藝技術(shù)。近年來金屬表面涂層和表面改性技術(shù)得到了深入的應(yīng)用和推廣,在超級鋼和超級合金的生產(chǎn)、粉末材料的制備等領(lǐng)域逐漸受到冶金工作者的關(guān)注。
經(jīng)過一個多世紀(jì)的發(fā)展和進(jìn)步,真空冶金技正向著以下方向發(fā)展:1.真空冶金技術(shù)將代替某些傳統(tǒng)冶金過程,2.由于創(chuàng)新真空冶金方法、新流程的要求,新型真空冶金設(shè)備正在進(jìn)行研制,3.新材料研制過程中將融入真空冶金技術(shù),4.熔渣存在條件下真空熔煉技術(shù)的開發(fā),5.零夾雜物超純高溫合金及特種鋼的生產(chǎn),6.新型特種熔煉技術(shù)的發(fā)展,7.冶金質(zhì)量控制的數(shù)值模擬和計(jì)算機(jī)控制。
如今已是知識經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的時代,各種新能源、新材料是高科技在市場上能夠決戰(zhàn)勝負(fù)的關(guān)鍵點(diǎn)。在這樣的形勢下,必將會對真空冶金技術(shù)提出更高的要求。正是因?yàn)檎婵找苯鸺夹g(shù)所帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)了各種高科技產(chǎn)品的發(fā)明和誕生。但他們并不是單向的作用,是相互推動,相互作用的。人類在享受各種高科技所帶來的福利和便捷時,少不了真空冶金工藝的功勞。筆者這里只是粗淺的闡述自己的觀點(diǎn),希望人類能夠更好的利用真空冶金這一技術(shù),為生產(chǎn)和生活提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
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作者簡介:吳謀智,男,(1987-8),苗族,貴州天柱人,本科生,貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院冶金工程,研究方向?yàn)椋阂苯鸸こ獭?br>
聲明:
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我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)