绪言 1
第1章 真空熔炼的技术基础 3
1.1 真空的获得 3
1.1.1 概述 3
1.1.2 真空泵 3
1.1.3 真空测量 13
1.1.4 真空系统 20
1.2 真空熔炼的热力学和动力学基础 25
1.2.1 金属氧化的热力学 25
1.2.2 金属氧化的动力学 29
1.2.3 力对化学反应平衡的影响 31
1.3 脱氧 31
1.3.1 碳脱氧 32
1.3.2 氢脱氧 32
1.3.3 活性金属脱氧 33
1.3.4 金属和非金属成分的挥发脱氧 33
1.4 脱气 34
1.4.1 气体的溶解度 34
1.4.2 压力对气体溶解的影响 34
1.5 化合物的分解 35
1.6 金属的挥发 36
1.6.1 金属挥发的热力学 36
1.6.2 金属挥发的动力学 38
1.7 真空下耐火材料与金属熔体的相互作用 40
第2章 真空感应熔炼 42
2.1 概述 42
2.2 感应电炉的工作原理 42
2.2.1 感应加热原理 42
2.2.2 交流电效应 44
2.3 真空感应炉 47
2.3.1 真空感应炉的炉体结构 47
2.3.2 真空感应炉的坩埚 48
2.3.3 真空感应炉的真空系统 51
2.3.4 真空感应炉用电源 52
2.4 真空感应水冷铜坩埚凝壳炉熔炼（ISM） 54
2.4.1 真空组合水冷铜坩埚感应凝壳炉的开发 54
2.4.2 组合水冷铜坩埚感应熔炼工作原理 55
2.4.3 组合水冷铜坩埚感应凝壳炉的特点 57
2.4.4 组合水冷铜坩埚感应凝壳炉熔炼 58
2.4.5 冷坩埚感应熔炼的冶金效果 60
2.5 磁悬浮感应熔炼 61
2.5.1 磁悬浮感应熔炼炉的工作原理 61
2.5.2 磁悬浮感应电炉的结构和浇铸方式 63
2.5.3 磁悬浮感应电炉的特点 65
第3章 真空电弧熔炼 67
3.1 概述 67
3.2 电子发射和气体电离 67
3.3 真空电弧形成与电弧结构 68
3.3.1 阴极区 69
3.3.2 弧柱区 69
3.3.3 阳极区 70
3.4 电弧的特性 70
3.4.1 电弧中的电压降 70
3.4.2 电弧的稳定性 72
3.4.3 电弧的温度场 75
3.5 真空自耗电弧炉 75
3.5.1 炉室 77
3.5.2 坩埚及其冷却系统 77
3.5.3 电极杆及其传动装置 88
3.5.4 电极传动的自动控制 91
3.5.5 自耗炉电源 93
3.5.6 自耗炉真空系统 94
3.5.7 观察装置 95
3.6 真空自耗电极电弧熔炼（VAR）的冶金过程 96
3.6.1 坩埚比 98
3.6.2 真空 100
3.6.3 漏气率 100
3.6.4 熔炼电压和电流 100
3.6.5 搅拌电流 102
3.7 真空非自耗电极电弧熔炼 103
第4章 电子束熔炼 106
4.1 概述 106
4.2 电子束炉熔炼的特点 106
4.3 电子束熔炼的基本原理 108
4.3.1 电子束炉工作的基本原 108
4.3.2 电子束发生器 109
4.3.3 电子束熔炼的净化（提纯）作用 112
4.4 电子束炉 114
4.5 电子束熔炼工艺参数 117
4.5.1 熔炼功率 117
4.5.2 加速电压与功率密度 119
4.5.3 熔化速度、送料速度和热效率 120
4.6 铪的电子束熔炼 121
4.7 钽、铌的电子束熔炼 122
4.7.1 钽、铌电子束熔炼的冶金反应 122
4.7.2 钽、铌电子束熔炼工艺 123
4.7.3 铸锭组织 124
第5章 等离子熔炼 125
5.1 概述 125
5.2 等离子枪及工作原理 125
5.3 等离子炉的类型 127
5.3.1 等离子电弧炉（PAF） 128
5.3.2 等离子感应炉（PIF） 129
5.3.3 等离子电弧重熔炉（PAR） 130
5.3.4 等离子电子束熔炼炉（PEB） 130
第6章 凝壳熔炼 133
6.1 概述 133
6.2 凝壳炉的结构与特点 133
6.3 凝壳炉的坩埚 136
6.3.1 石墨坩埚 136
6.3.2 水冷铜坩埚 136
6.3.3 离心铸造装 138
6.4 国产凝壳炉工艺参数 139
第7章 钛及钛合金真空自耗熔炼 140
7.1 概述 140
7.2 钛真空自耗熔炼的基本工艺流程 142
7.2.1 炉料准备 142
7.2.3 自耗电极的压制 147
7.2.4 真空自耗熔炼过程 153
7.3 钛合金真空自耗熔炼的冶金效果 157
7.3.1 蒸发净化 157
7.3.2 分解净化 158
7.4 真空自耗熔炼的铸锭组织 160
7.5 钛合金真空自耗熔炼铸锭的冶金缺陷 160
7.5.1 偏析 162
7.5.2 夹杂 165
第8章 钛合金的冷床熔炼 168
8.1 概述 168
8.2 钛合金冶金缺陷对使用性能的影响 168
8.3 真空自耗熔炼对消除钛合金缺陷的局限性 169
8.4 冷床熔炼的工作原理 170
8.5 电子束冷床炉 171
8.6 等离子冷床炉 174
8.7 冷床熔炼技术的特点 177
8.8 冷床熔炼技术的应用 178
第9章 锆、铪合金真空熔炼 182
9.1 概述 182
9.2 锆的真空自耗熔炼 182
9.3 铪的电子束熔炼 183
第10章 钽、铌及其合金真空熔炼 185
10.1 概述 185
10.2 钽、铌的电子束熔炼 185
10.2.1 钽、铌的电子束熔炼工艺 185
10.2.2 合金成分控制 187
10.2.3 铸锭组织 188
10.2.4 钽、铌电子束熔炼的冶金效果 188
10.3 钽、铌的真空自耗熔炼 192
10.3.1 电极制备 192
10.3.2 起弧 192
10.3.3 熔炼 193
10.3.4 补缩 194
第11章 钨、钼合金的真空熔炼 195
11.1 概述 195
11.2 钨、钼合金的电子束熔炼 195
11.3 钨、钼合金的真空自耗熔炼 197
第12章 真空熔炼的生产安全 199
12.1 概述 199
12.2 防止金属粉末的燃烧和粉尘爆炸 199
12.2.1 海绵钛和钛粉末的燃烧及爆炸 199
12.2.2 锆、铪粉尘的燃烧和爆炸 200
12.2.3 钽、铌粉尘爆炸的危险性 202
12.3 电弧击穿坩埚引起爆炸 202
12.3.1 爆炸起因 202
12.3.2 防爆措施 202
参考文献 205