【康沃真空網(wǎng)】真空冶金是在低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下進(jìn)行的冶金作業(yè)?？梢詫?shí)現(xiàn)大氣中無法進(jìn)行的冶金過程，能防止金屬氧化，分離沸點(diǎn)不同的物質(zhì)，除去金屬中的氣體或雜質(zhì)，增強(qiáng)金屬中碳的脫氧能力，提高金屬和合金的質(zhì)量。真空冶金一般用于金屬的熔煉、精煉、澆鑄和熱處理等，隨著尖端科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，真空冶金在稀有金屬、鋼和特種合金的冶煉方面日益廣泛地得到應(yīng)用。
自冶金工業(yè)建立和發(fā)展以來，人 們就不斷探索各種工藝方法，以圖減少大氣環(huán)境和雜質(zhì)對(duì)金屬材料冶煉的影響，但一直無法從根本上解決這一難題，直到真空冶煉技術(shù)的出現(xiàn)，才使冶金技術(shù)有了根本性的突破。早在 1867年世界上就頒布了第一篇真空冶金的專利文獻(xiàn)。1917年建立了第一臺(tái)真空感應(yīng)爐，進(jìn)行小型的試驗(yàn)研究。
20世紀(jì)20～40年代，隨著對(duì)材料的要求日益提高，真空冶金逐步得到發(fā)展，1923年德國開始用真空感應(yīng)爐熔煉鎳基合金，1938年德國博丘姆·維爾恩(Bochum Veren) 鋼廠開始在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行液鋼的真空脫氣。到20世紀(jì)50～60年代，真空冶金開始用于有色金屬的還原、有色金屬及其合金的精煉、熔鑄，以及某些冶金中間產(chǎn)品的分離，成為現(xiàn)代冶金的重要領(lǐng)域，涉及到冶金的各個(gè)方面。
真空冶金是在低于或遠(yuǎn)低于常壓下進(jìn)行金屬及合金的冶煉和加工的冶金方法。真空對(duì)冶金過程的重要作用主要是：(1)為有氣態(tài)生成物的冶金反應(yīng)創(chuàng)造有利的化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，從而使某些在常壓下難以進(jìn)行的冶金過程在真空條件下得以實(shí)現(xiàn)；(2)降低氣體雜質(zhì)及易揮發(fā)性雜質(zhì)在金屬中的溶解度，相應(yīng)地降低其在金屬中的含量；(3)降低金屬或雜質(zhì)揮發(fā)所需溫度，并提高金屬與雜質(zhì)間的分離系數(shù)(見真空精煉)；(4)減輕或避免金屬或其他反應(yīng)劑與空氣的作用，避免氣相雜質(zhì)對(duì)金屬或合金的污染。真空冶金主要用于真空分離、真空還原、真空精煉、真空熔鑄、熱處理、真空鍍膜等。
真空分離
主要用于冶金原料及中間產(chǎn)品的分離。在真空條件下加熱冶金原料或中間產(chǎn)品，利用其中各組分在一定溫度下的蒸氣壓不同選擇性揮發(fā)和冷凝某種(某些)組分，達(dá)到彼此分離的目的。例如含汞約1%的硫化銻汞精礦，由于HgS的蒸氣壓比Sb2S3大4個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，可將精礦加熱到一合適溫度，選擇性揮發(fā)HgS，而與Sb2S3分離。當(dāng)用常規(guī)回轉(zhuǎn)窯 (見焙燒)揮發(fā)時(shí)，汞的回收率僅94%～95%，而且勞動(dòng)條件惡劣;而在半工業(yè)規(guī)模于593～613K、6.67kPa真空下?lián)]發(fā)15min，汞的揮發(fā)率達(dá)99%，銻僅3%～5%被帶出。
真空還原
在真空條件下還原金屬的化合物或礦石以制取金屬或合金的方法。真空在還原過程中所起的作用，除能避免還原劑和還原出的金屬被空氣氧化及氮的污染外，更重要的是對(duì)生成氣態(tài)產(chǎn)物(如金屬蒸氣、CO等)的冶金反應(yīng)特別有利。例如金屬氧化物的碳還原時(shí)，其反應(yīng)式為：(設(shè)Me為二價(jià))
2MeO(s)+C(s)=2Me+CO2(g)(或CO)
反應(yīng)產(chǎn)生氣態(tài)CO2或CO，有時(shí)還產(chǎn)出氣態(tài)金屬M(fèi)e。根據(jù)呂查德里原理(Principle of Lechatelier)，降低生成物的分壓有利于還原反應(yīng)的進(jìn)行，這樣勢必在設(shè)備結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、能耗等方面帶來效益。
真空還原已在有色金屬冶金中廣為應(yīng)用，真空碳還原已成為生產(chǎn)金屬鈮的主要方法，它也是金屬礬、鉭的生產(chǎn)的重要方法。在真空中用硅作還原劑的真空硅熱還原法，以及在真空中用鋁作還原劑的真空鋁熱還原法生產(chǎn)某些低沸點(diǎn)金屬如鈣、鎂、鋇等，由于其工藝簡單、成本較低，而成為這些金屬的工業(yè)生產(chǎn)方法之 一。真空還原通常在真空電阻爐或真空感應(yīng)爐中進(jìn)行。
真空熔鑄
在真空條件下將金屬或合金熔鑄成化學(xué)成分及物理結(jié)構(gòu)符合用戶要求的致密錠的方法。由于真空熔鑄產(chǎn)品含有害雜質(zhì)少，結(jié)晶構(gòu)造好，有良好的機(jī)械性能，因此在20世紀(jì)20年代就開始用以熔鑄某些鎳基合金；自20世紀(jì)50年代以來，隨著高溫真空爐如電子束爐、等離子爐等的發(fā)展，使人們能在更高的溫度和真空度的條件下工作，因而真空熔鑄便廣泛用于高溫合金、特種鋼以及高熔點(diǎn)稀有金屬的熔鑄。真空熔鑄可在真空自耗電弧爐、電子束爐、等離子爐(和真空感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行。
真空燒結(jié)
金屬、合金或化合物粉末經(jīng)壓制成型后，在真空和高溫條件下燒結(jié)成致密金屬或制品的方法。在真空燒結(jié)過程中，還往往能起到脫氣提高材料純度的作用。真空燒結(jié)已不但用于從高熔點(diǎn)稀有金屬粉末制取高純致密金屬，也用于制取硬質(zhì)合金和某些中間產(chǎn)品，如鉭電容器所需的坯塊等。真空燒結(jié)通常在真空電阻爐或真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行。
