真空電子束熔煉(EBM),是真空熔煉技術的一種,是在高真空條件下,將高速電子束流的動能轉換為熱能用來熔煉金屬/合金的技術。真空電子束熔煉爐主要由電子槍、電源系統、真空系統、進料系統、水冷系統、水冷銅結晶器、出錠機構等組成。
真空電子束熔煉的工作原理是,以鎢等難熔金屬為陰極,以待熔化金屬/合金為陽極,在高真空環境下,受高壓電場作用,陰極發射電子匯集為電子束,電子束加速向陽極運動轟擊金屬/合金表面,高速電子束的動能轉化為熱能,使金屬/合金熔化,熔融金屬/合金滴落到水冷銅結晶器內凝固成錠。
真空電子束熔煉金屬/合金是在水冷銅結晶器內進行,能夠避免熔融金屬/合金被耐火材料污染;工作環境真空度高、熔煉溫度可控,可以去除氫、氮等氣體元素,也可以揮發去除金屬雜質、非金屬夾雜物,從而保證熔融金屬/合金的純凈度;熔融金屬/合金滴落在水冷銅結晶器中呈自下而上順序凝固成錠,有利于獲得致密組織結構。
從真空電子束熔煉技術應用方面來看,寧波創潤新材料有限公司利用真空電子束熔煉爐生產高端半導體材料,是我國代表性超低氧超高純鈦錠生產商,突破了大型超高純鈦鑄錠生產技術,于2023年生產出全球首個直徑800mm、高約1.2米、重達3噸的超高純鈦錠。
新思界
行業分析人士表示,從真空電子束熔煉設備研制方面來看,有研工程技術研究院有限公司于20世紀60年代初研制出我國首臺環狀60kW真空電子束熔煉爐,21世紀以來陸續開發出系列產品,2020年研制出單槍最大功率800kW的真空電子束熔煉爐;寶鈦集團裝備科技公司自主研制的首臺真空電子束熔煉爐(EB爐)于2021年9月首錠出爐,其電子束總功率約3150kW(冷槍單槍450kW),最大單錠截面尺寸1560×240mm,所有部件全部國產化。