Hợp kim gốc niken dùng để chỉ một loại hợp kim có độ bền cao và khả năng chống oxy hóa và ăn mòn nhất định ở 650 ~ 1000 độ, bao gồm hợp kim chịu nhiệt gốc niken, hợp kim chống ăn mòn gốc niken, hợp kim chống mài mòn gốc niken, hợp kim chính xác dựa trên niken và hợp kim bộ nhớ hình dạng dựa trên niken. Chúng đều có những ứng dụng rất quan trọng, chẳng hạn như siêu hợp kim gốc niken, thường được dùng trong sản xuất cánh động cơ máy bay và động cơ tên lửa, lò phản ứng hạt nhân, thiết bị chuyển đổi năng lượng, v.v., và phục vụ cho các lĩnh vực cao cấp như hàng không, phát điện , quốc phòng, điều trị y tế và công nghiệp hạt nhân.
Do điểm nóng chảy cao của các thành phần ban đầu của hợp kim dựa trên niken và yêu cầu cao về độ tinh khiết của nó, quá trình nấu chảy hợp kim dựa trên niken khác với phương pháp nấu chảy thông thường, rất độc đáo. Tóm tắt như sau:
1. Nóng chảy cảm ứng chân không (VIM)
Nóng chảy cảm ứng chân không (VIM) là phương pháp nấu chảy bằng cách sử dụng cảm ứng điện từ để tạo ra dòng điện xoáy trong dây dẫn kim loại để đốt nóng điện tích lò trong điều kiện chân không.
VIM có thể cung cấp khả năng kiểm soát tối đa thành phần hóa học để ngăn chặn sự tiếp xúc của chất lỏng nóng chảy với hydro, oxy và nitơ trong khí quyển. Khuấy điện từ không chỉ có thể làm cho chất lỏng nóng chảy trở nên đồng nhất mà còn liên tục đưa các chất phản ứng đến giao diện chân không và nóng chảy, để phản ứng tinh chế tiếp theo có thể diễn ra suôn sẻ. Hàm lượng khí và sự bay hơi và kết tủa của các tạp chất phi kim loại có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ học của hầu hết các siêu hợp kim.
Lò VIM là một thiết bị luyện kim quan trọng để sản xuất siêu hợp kim gốc niken, hợp kim chống ăn mòn và các vật liệu hợp kim đặc biệt khác. Đặc biệt đối với các hợp kim có chứa nhiều nguyên tố hoạt tính hơn như nhôm và titan, phải sử dụng phương pháp nấu chảy cảm ứng chân không.
2. Nấu chảy xỉ điện phân (ESR)
Đốt lại xỉ bằng điện (ESR) là một phương pháp nấu chảy bằng cách sử dụng nhiệt điện trở sinh ra khi dòng điện chạy qua xỉ nóng chảy làm nguồn nhiệt. Đó là dòng điện đi qua nhiệt điện trở của bể xỉ lỏng để làm nóng chảy điện cực kim loại và kim loại nóng chảy hội tụ thành giọt. Khi các giọt rơi xuống, chúng đi qua lớp xỉ và đi vào bể nóng chảy kim loại, sau đó kết tinh và hóa rắn thành thỏi thép trong thiết bị kết tinh làm mát bằng nước. Luyện kim điện xỉ là một phương tiện quan trọng để sản xuất vật liệu chất lượng cao hiện nay. Nó kết hợp quá trình nóng chảy ở nhiệt độ cao, tinh chế hóa học và kết tinh ngưng tụ để tạo ra các thỏi chất lượng cao. Nó có ưu điểm là độ tinh khiết cao, hàm lượng lưu huỳnh thấp, ít tạp chất phi kim loại hơn, bề mặt thỏi mịn, kết tinh đồng đều và dày đặc, cấu trúc kim loại đồng nhất và thành phần hóa học, được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, quân sự, năng lượng, đóng tàu, điện tử, hóa dầu Máy móc hạng nặng và giao thông vận tải là những lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế quốc gia.
3. Nóng chảy hồ quang tiêu hao chân không (VAR)
Làm nóng lại hồ quang chân không (VAR) là sử dụng nguồn điện DC để tạo ra hồ quang giữa điện cực và tấm đế nồi nấu kim loại bằng đồng được đặt trong áo nước dưới chân không. Quá trình gia nhiệt hồ quang tạo ra nhiệt độ cao, làm nóng chảy điện cực, làm nóng chảy điện cực và tạo thành vũng nóng chảy trong nồi nấu đồng được làm mát bằng nước. Kim loại nóng chảy hoàn thành quá trình hóa rắn, kết tinh và hóa rắn nhanh chóng thành thỏi.
Luyện kim hồ quang chân không thường được sử dụng để tinh chế các kim loại và hợp kim dễ bị oxy hóa như thép không gỉ, siêu hợp kim, titan zirconium tantali niobi vonfram molypden, v.v., làm giảm sự mất mát của các nguyên tố hoạt động (như Al và Ti) và quá trình hóa rắn phôi có thể kiểm soát được, cải thiện đáng kể độ sạch, tính đồng nhất, khả năng chống mỏi và độ bền gãy của phôi. Do đó, tính nhất quán và tính đồng nhất của cấu trúc của nó là tốt, số lượng tạp chất nhỏ và độ tinh khiết của hợp kim được cải thiện hơn nữa. Luyện hồ quang chân không rất thích hợp để luyện thép đặc biệt, các kim loại hoạt tính và chịu lửa như titan, molypden và niobi.
Đáng chú ý là hầu hết các vật liệu đặc biệt như siêu hợp kim chất lượng cao và hợp kim chống ăn mòn trong và ngoài nước đều được sản xuất không phải bằng một quy trình đơn lẻ mà bằng quy trình kép hoặc ba, đó là bằng lò cảm ứng chân không cộng với lò nấu chảy xỉ điện (VIM cộng với ESR) hoặc lò cảm ứng chân không cộng với lò tiêu hao chân không (VIM cộng với VAR). Ngoài ra còn có một số ngành công nghiệp khắc nghiệt, chẳng hạn như các sản phẩm quân sự, được sản xuất bởi (VIM cộng với ESR cộng với VAR).
