航空航天材料背后的功臣：真空感應(yīng)熔煉爐

但是，這些尖端設(shè)備對制造它的材料性能要求非常嚴格，對所用的鋼材、合金、毛坯提出高純度、高均勻性、耐高溫、耐高壓、抗沖擊、抗疲勞等一系列特殊嚴格要求，尤其是對材料性能的穩(wěn)定性、一致性和可靠性要求非常高。

通過大量的系統(tǒng)的理論和實踐研究，以及從熱力學和動力學等方面研究和探討冶金過程中的物理化學反應(yīng)機理，得出的重要結(jié)論是：唯一能夠滿足上述要求的工藝就是在真空室內(nèi)進行宇航材料的冶煉。

就目前國內(nèi)外工業(yè)水平來看，能夠圓滿完成冶煉上述材料的設(shè)備主要有以下3種，這就是：真空感應(yīng)熔煉爐、真空自耗電弧爐和電渣重熔爐。即：欲快速發(fā)展航天航空工業(yè)，必須大力開發(fā)這3種高級冶煉設(shè)備及其新工藝。

世界上第一臺真空感應(yīng)爐是于1917年在德國誕生的，用于熔煉飛機和火箭發(fā)動機的引擎。真空感應(yīng)熔煉爐是真空冶金領(lǐng)域中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一。

例如，鎳基、鈷基、鐵基高溫合金采用真空感應(yīng)熔煉爐工藝熔煉時，其熱加工性能和機械性能明顯提高。像不銹鋼、耐熱鋼、超高強度鋼、工具鋼、軸承鋼，以及磁性材料、彈性合金、膨脹合金等幾乎均采用真空感應(yīng)熔煉爐來熔煉，以保證材料性能和質(zhì)量。

眾所周知，真空感應(yīng)熔煉爐工藝，對金屬的熔化、精煉和合金化的整個過程，均是在真空狀態(tài)下進行的，因而避免了相同氣相的相互作用而污染。其次，在真空條件下，碳具有很強的脫氧能力，其脫氧產(chǎn)物CO不斷被抽至系統(tǒng)之外，克服了采用金屬脫氧劑脫氧的污染問題。

真空感應(yīng)熔煉工藝能得到迅速發(fā)展，和航空航天工業(yè)所需高溫合金材料有密切關(guān)系，如宇航、導彈、火箭、原子能等設(shè)備所需的高溫合金。在未采用真空熔煉方法生產(chǎn)的高溫合金，其最高工作溫度一般只有750~810℃；而采用真空熔煉方法生產(chǎn)的高溫合金，其最高工作溫度可達到980~1090℃的水平。這主要是由于采用真空感應(yīng)熔煉爐熔煉的鎳基、鐵基、鈷基高溫合金時，降低了間隙元素O2、N2、H2，能徹底清除非金屬夾雜物，以及去除低熔點有害金屬雜質(zhì)，如Pb、Bi、Sb、Cu、Sn、Te等。

綜上所述，真空感應(yīng)熔煉爐具有以下特點：（1）在真空狀態(tài)下，能夠熔煉一些貴重的活潑金屬，如鈦合金等；（2）在真空狀態(tài)下，能夠杜絕被熔煉金屬和合金，同非金屬夾雜物產(chǎn)生化學反應(yīng)。（3）在真空狀態(tài)下，能夠清除液態(tài)熔融金屬中的有害可溶解氣體和污染物。

從產(chǎn)品應(yīng)用上看，主要用于生產(chǎn)宇航、導彈、火箭、原子能和電子工業(yè)所需的高溫合金、超高強度鋼、不銹鋼，以及其他特殊用途的合金。