真空感应磁悬浮熔炼(Vacuum Induction Electromagnetic LevitationMelting)技术是指在真空熔炼过程中利用电磁场使熔池呈悬浮状态的技术。利用电磁线圈产生交变电磁场，交变电磁场在线圈内的金属中感生电流，感应电流加热熔化金属，同时依靠电磁场和感应电流之间相互作用形成的电磁力把金属熔体悬浮起来，完全消除熔体与其他固体壁接触而带来的坩埚污染。

特点

1.电磁悬浮熔炼特点

(1)无坩埚污染，合金纯净;

(2)电磁搅拌，烧损较小，成分均匀准确;

(3)熔炼温度高，可超过3000℃;

(4)适合活泼金属熔炼。

应用领域

1电磁悬浮熔炼应用领域

(1)活泼金属熔炼。如稀土金属和合金，Ti及其合金，铀土、碱土金属和合金。

(2)高纯金属和合金制备。如高纯靶材、镀膜材料、太阳能级多晶硅、高纯金属等。

(3)高精度成分合金及化合物制备。如金属间化合物、微合金化材料、含弥散相材料等。

(4)高熔点难熔金属及合金制备。如Cr、Zr、V、Hf、Nb、Mo、Ta等难熔金属和合金，Pt、Rh、Ir等贵金属和合金。

(5)科研合金制备。对材料纯度、成分精度和均匀性要求高，期望排除杂质和其它元素干扰。

工艺流程

电磁悬浮熔炼工艺包括装料、抽真空、熔化、精炼、冷却等阶段。

1 装料

熔炼所用原料在制备过程中原材料表面存在夹渣和氧，氨化皮等，为了减少杂质，可对原材料表面进行打磨，后用无水乙醇清洗并称重，放入直空感应磁悬浮熔炼炉中，放料前将炉膛清理干净，放入原料后，将真空感应磁悬浮熔炼室密封。

装料原则:

(1)原料片状较好，横向放置，以便高频磁场尽可能多的穿过原料，产生大的涡流:

(2)粉状原料，应预先压制成块，避免粉料漏出坩埚等;

(3)丝状原料横向放置，不可竖向，特别高熔点原料，竖放难以熔化。

2 抽真空

真空感应磁悬浮熔炼炉一般采用两级泵，先开启机械泵抽真空，真空度达到 10Pa以下后启动分子泵抽真空，待真空度达到1x10-3pa时进行预加热，为了除去合金中的气体及易挥发杂质。

3 熔炼

熔化期的主要任务是使合金熔化、脱气、去除低熔点有害杂质和夹渣，并使合金熔成一团，为精炼创造条件。

电流通过感应线圈在合金中产生涡电流，因集肤效应使得合金截面上的电流密度从合金表面最大向中心最小连续变化。加热时每个小块合金表面先变红，随着加热功率的增大，合金表面开始熔化，当加热功率进一步增大时，合金完全熔成一团并在电磁力作用下，合金熔体表面趋向于球面。

送电工艺，开始小功率，待炉料变红后加大功率至炉料熔化，使金属液成分均匀。严禁在没通冷却水情况下进行加热，容易造成坩埚烧毁。

4 精炼

精炼期的主要任务是进一步净化合金(脱氧、除杂)，在电磁场作用下，伴随电磁搅拌作用使合金熔体中的夹杂物迁移至熔体表面，同时使合金熔体的成分和受热均匀。

进入精炼期后在电磁搅拌作用下，合金熔体产生对流并产生大量挥发物，同时球面上部浮出一些杂质(呈黑点或白点)和气泡，这些杂质在表面张力作用下运动至熔体球面边缘，随着精炼时间的延长，合金熔体球面变得越来越圆，目很光滑，没有杂质和气泡浮出。

5 冷却

冷却过程通过缓慢降低加热功率进行冷却，由干坩埚，感应线圈，炉壁和炉盖中都通有冷却水，合全的冷却速度相对很快

精炼结束后，开始降低功率进行降温，随着加热功率的减小，熔体表面不再产生对流，并逐渐凝固，直到加热功率降为零，熔体完全凝固，在通有冷却水的真空炉内冷却继续冷却，冷却后取出合金。

冷却的铸造方式还包括:倾铸，也可按底铸、吸铸、离心铸造、挤压铸造、连续加料和拉锭等其它方式。

熔炼关键因素

在熔炼过程中，影响熔炼效果的因素主要有:

(1)加热功率

加热功率主要影响合金在精炼过程中脱气，除杂去渣的效率，加热功率越高，合金熔体的黏度越小，越有利于原子的迁移，从而使合金熔体的成分越均匀。有利夹渣及杂质的去除和气体的脱除，但如果加热功率过高，则会引起合金有效成分中低熔点组元的富集和挥发，且对精炼设备不利，而如果加热功率偏低，则除杂、去渣的效果不好。

(2)精炼气氛

精炼时炉内气氛主要分为充保护气(一般充惰性气体，如氩气)和真空状态，充保护气气氛又包括不同的充气压力，而真空状态包括不同的真空度。充保护气主要是防止合金中有效成分的挥发，但充保护气又影响合金熔体中杂质气体的脱除以及除杂、去渣的效果。而真空条件下有利于脱气、除杂及去渣，但导致合金中有效成分的挥发，而且，真空度越高，越有利于脱气、除杂及去渣，但合金元素挥发量也越大。因此，精炼合金时选择合适的炉内气氛至关重要。

(3)熔炼次数

一般在熔炼合金时需反复熔炼几次才能使合金成分达到均匀化，目的既要脱气、除杂及去夹渣，还要使合金成分均匀化，所以，熔炼一次可能无法达到所需效果。为了在熔炼过程中使合金熔体内的气体、杂质及夹渣等能有效去除，且使合金成分均匀化，则需通过不同熔炼次数后对合金进行对比，以确定最佳熔炼次数。

(4)精炼时间

在精炼过程中，气体及夹杂物从熔体内部运动至熔体表面需要时间，而精炼时间的长短直接影响熔体内部气体及夹杂物的迁出率。如果精炼时间过短，则大部分气体及夹杂物未移动至熔体表面，仍残留在熔体中，即精炼效果不好。如果精炼时间过长，虽然能使气体及夹杂物充分移动到熔体表面，从而脱除，但也会引起合金元素的大量挥发，同时对设备有害。因此，精炼时间的长短对杂质的去除也很重要。