真空冶金PDF电子书下载

1 真空冶金的技术基础 1

1.1 真空冶金的发展概况 1

1.1.1 真空技术的发展 1

1.1.2 真空冶金的进展 2

1.2 稀薄气体的性质 5

1.2.1 真空度的量度 5

1.2.2 气体分子的运动 7

1.2.3 气体分子自由程λ和真空度的划分 11

1.2.4 气体分子和容器璧的磁撞 15

1.2.5 物质的蒸发速率ω 17

1.2.6 粘滞态中的迁移 19

1.2.7 低压下的迁移 22

1.2.8 气体在固体物质中的溶解和渗透 29

1.2.9 固体物质对气体的吸着和解吸 33

1.3.1 气流 46

1.3 抽气过程 46

1.3.2 流导和抽速 48

1.3.3 真空系统各种构件的流导 51

1.3.4 抽气时间 56

1.4 真空泵 58

1.4.1 水环泵 60

1.4.2 水喷射泵 61

1.4.3 活塞泵 62

1.4.4 油封旋转泵 63

1.4.5 罗茨泵 67

1.4.6 涡轮分子泵 69

1.4.7 蒸气喷射泵 70

1.4.8 油蒸气泵 72

1.4.9 真空泵的组合 80

1.5 真空计 86

1.5.1 机械真空计 86

1.5.2 U形真空计 87

1.5.3 麦氐真空计 89

1.5.4 电阻真空计 91

1.5.5 热偶真空计 92

1.5.6 电离真空计 93

1.6 真空系统检漏 95

1.6.1 漏气 95

1.6.2 检漏 97

参考文献 98

2 金属及合金的真空蒸馏 99

2.1 基本原理 99

2.1.1 纯金属的蒸气压和蒸气结构 99

2.1.2 合金元素的蒸气压 104

2.1.3 合金的蒸气组成 112

2.1.4 合金元素的蒸发 117

2.1.5 真空蒸馏粗金属时杂质和主体金属的蒸发量 130

2.1.6 温度对物质蒸发速率的影响 134

2.1.7 金属蒸气的冷凝 135

2.1.8 真空蒸馏的方法和选择 138

2.1.9 真空炉的进料和出料 142

2.2 重金属及其合金的真空蒸馏 145

2.2.1 铅及其合金的蒸馏 145

2.2.2 锌、镉的蒸馏 159

2.2.3 锡及其合金的蒸馏 167

2.2.4 锑及其合金的蒸馏 184

2.2.5 铜及其合金的蒸馏 188

2.3 贵金属及其合金的真空蒸馏 192

2.3.1 银锌壳的蒸馏 192

2.3.2 铅银合金的蒸馏 196

2.4 砷、硒和碲的真空蒸馏 202

2.4.1 砷的蒸馏 202

2.4.2 砷、铅、锡合金的蒸馏 203

2.4.3 硒的蒸馏 206

2.4.4 碲的蒸馏 209

2.5 铝、镁、镓、铟的真空蒸馏 210

2.5.1 铝镁合金的蒸馏 210

2.5.2 镁屑的蒸馏 210

2.5.3 铝硅铁合金的蒸馏 211

2.5.4 铟和镓的蒸馏 213

2.6 铁、锰、铬及合金的真空蒸镏 214

2.6.1 蒸馏除去铁中的少量杂质 214

2.6.2 铁锰合金的真空分离 219

2.6.3 铬的真空精炼 220

2.7 其他金属的蒸馏 221

2.7.1 蒸馏除去镍铬合金中的杂质 221

2.7.2 锂、钙的蒸馏提纯 222

2.7.3 铍的蒸馏 224

2.7.4 其他 224

参考文献 226

3 矿石及半产品的真空分离 230

3.1 各种化合物的挥发性 231

3.1.1 氧化物的挥发性 231

3.1.2 硫化物的挥发性 237

3.1.3 氯化物的挥发性 241

3.1.4 碘化物的挥发性 245

3.2 硫化物的真空分离 246

3.2.1 硫化锑汞精矿的真空分离 246

3.2.2 硫化锑精矿的富集 253

3.2.3 真空分离含金浮选精矿中的砷 254

3.2.4 含砷、锌、锡的硫化铜精矿的真空分离 257

3.2.5 真空分离铜锌硫化矿中的硫化锌 258

3.2.6 真空分离多金属冰铜的铅和锌 261

3.2.7 其他硫化物挥发 265

3.3 氧化物的真空分离 268

参考文献 273

4.1.1 金属氧化物在真空中的稳定性 275

4 金属化合物的真空还原 275

4.1 金属氧化物的真空还原反应 275

4.1.2 金属氧化物的真空还原 276

4.2 重金属氧化物的真空还原 280

4.2.1 锌氧化物的真空还原 280

4.2.2 从高炉烟尘中回收铅锌 283

4.2.3 从炉渣中挥发铅、锌 288

4.3 难熔金属的真空碳还原 291

4.4 碱金属和碱土金属氧化物的真空碳还原 295

4.5 金属的真空热还原 297

4.5.1 有气态产物的金属热还原 298

4.5.2 产生凝聚态金属的金属热还原 299

参考文献 299

5 金属的真空脱气 301

5.1 金属中的气体 301

5.1.1 金属放出的气体 301

5.1.2 气体在金属中的溶解度与温度的关系 303

5.1.3 气体在金属中的溶解度与压强的关系 307

5.1.4 金属中各种杂质对气体溶解度的影响 309

5.1.5 金属中溶解的气体对金属质量的影晌 313

5.2 金属脱气的基本规律 314

5.2.1 真空脱气的热力学规律 314

5.2.2 脱气的速度 323

5.3 钢中的脱气 326

5.3.1 钢包脱气 326

5.3.2 滴流脱气 330

5.3.3 提升法脱气(Vacuum Lifter Process) 332

5.3.4 循环脱气法(The RH Process) 334

5.3.5 真空吹氧脱碳法(VOD法) 339

5.4 其他金属的真空脱气 341

参考文献 343

6.1.1 概述 344

6.1 真空熔炼 344

6 金属的真空熔铸 344

6.1.2 真空感应熔炼 346

6.1.3 真空电弧熔炼 351

6.1.4 电渣重熔 361

6.1.5 电子束熔炼 366

6.2 晶体长大的方法 380

6.2.1 垂直提拉法 381

6.2.2 晶体在容器内长大法 381

6.2.3 区域熔炼法 383

6.2.4 等离子电弧液滴熔炼法 389

6.2.5 耐热金属的合金单晶生长 391

6.3 熔模铸造 393

6.3.1 真空熔模铸造的过程 393

6.3.2 真空熔模铸造的原则 394

6.3.3 真空熔化炉的设计 395

6.3.4 坩埚的选择和准备 398

6.3.5 铸件的清洁度 401

6.4 超合金的真空精密铸造及其组织的控制 402

6.4.1 控制铸造组织的重要性 402

6.4.2 铸造的基本原理 403

6.4.3 等轴晶粒的控制 404

6.4.4 定向组织的控制 405

6.4.5 枝晶轴间距离对铸件机械性能的影响 409

6.4.6 成分的控制 410

6.4.7 尺寸和公差 413

6.4.8 定向凝固技术在精密铸造中的应用 413

6.5 钛及钛合金的真空铸造 417

6.5.1 真空铸造钛合金炉 417

6.5.2 钛和钛合金的铸造工艺 421

6.5.3 设计钛及钛合金铸件的基本原则 424

6.5.5 铸件的热等静压处理 425

6.5.6 Ti-6Al-4V钛合金铸件的结晶特点和机械性能 425

6.5.4 钛合金浇注时的测温 425

6.6 真空密封造型法 431

6.6.1 工作原理 431

6.6.2 真空密封造型的改进 433

6.6.3 真空密封造型法在我国的应用 436

参考文献 437

7 真空烧结 439

7.1 粉末冶金的应用 439

7.2 烧结现象和基本规律 441

7.2.1 单元系烧结 441

7.2.2 多元系烧结 442

7.2.3 烧结现象的基本规律 445

7.2.4 烧结过程的除气和蒸发 446

7.3 真空烧结的材料 449

7.3.1 耐热金属 449

7.3.2 铍 453

7.3.3 硬质合金和烧结碳化物 454

7.3.4 复合金属 457

7.3.5 阿尔尼科(Alnico)烧结磁铁 458

7.3.6 不锈钢 458

7.4 高真空烧结炉 459

7.4.1 直接电阻加热法 459

7.4.2 间接电阻加热法 461

7.4.3 感应炉 467

7.5 生产陶制碳化物的真空烧结炉 468

7.6 真空压力烧结炉 472

参考文献 474

8 真空热处理 475

8.1 真空气氛 475

8.1.1 概述 475

8.1.2 真空气氛中气体组分的作用 477

8.2 真空热处理的特点 484

8.3.1 炉子的分类 485

8.3 真空热处理炉 485

8.3.2 真空热处理炉的公害问题 494

8.4 真空热处理实践 497

8.4.1 钢的淬火 497

9.4.2 钢和耐热金属的退火 507

8.4.3 钛合金的真空淬火和退火 509

8.4.4 真空渗碳和等离子渗碳 510

8.4.5 离子氮化 516

8.4.6 离子移殖法 519

8.4.7 电子束淬火 519

参考文献 523

9 真空接合 525

9.1 电子束焊 525

9.1.1 电子束焊的基本原理 525

9.1.2 电子束焊的优缺点 528

9.1.3 影响电子束焊质量的因素 531

9.1.4 电子束焊类型 535

9.1.5 电子束焊的设备 537

9.1.6 电子束焊的应用 544

9.2 真空钎焊 551

9.2.1 钎焊和真空钎焊 551

9.2.2 真空钎焊的特性 553

9.2.3 润湿和散布现象 553

9.2.4 填充金属和基体金属的冶金反应 556

9.2.5 真空钎焊失败的原因 557

9.2.6 钎焊接合的强度 558

9.2.7 真空钎焊的应用 559

9.2.8 真空钎焊炉 565

9.2.9 真空钎焊在航空发动机的应用 566

9.3 真空固态接合 568

9.3.1 概述 568

9.3.2 固态接合过程的现代理论 568

9.3.3 扩散接合 570

9.3.4 化学蒸气沉积接合 573

参考文献 574

1O 真空镀膜 575

10.1 概述 575

10.1.1 真空制膜的优点 575

10.1.2 膜的形成 576

10.1.3 影响膜生长和结构的因素 576

10.2 真空蒸镀 577

10.2.1 真空制镀原理 577

10.2.2 基体的准备 578

10.2.3 零件的形状的影响 580

10.2.4 蒸发的加热方法 580

10.2.5 合金的真空蒸镀 583

10.2.6 蒸发的控制 583

10.2.7 真空蒸镀在工业中的应用 584

10.3.1 阴极溅射镀的原理和溅射方法 587

10.3 阴极溅射镀 587

10.3.2 溅射条件对薄膜特性的影响 591

10.3.3 阴极溅射镀在工业中的应用 594

10.4 离子镀 595

10.4.1 离子镀的原理 595

10.4.2 离子镀的特点 595

10.4.3 离子镀的设备 597

10.4.4 离子镀的应用 599

10.5 化学蒸气沉积(CVD法) 602

10.5.1 化学蒸气沉积的应用 602

10.5.2 TiC和TiN涂层 602

10.5.3 TiC层的沉积 604

10.5.4 CVD沉积的进展 606

参考文献 607

附录1 元素在不同压强下的沸点(K) 608

附录2 二元合金(A-B)组分的活度系数γ与浓度NA的关系 615