El forn de levitació magnètica, en la tecnologia negra per a la fosa de titani, va produir un titani d’alta puresa

Amb la demanda creixent de titani d’alta puresa en camps com els implants aeroespacials i els implants mèdics, les tècniques tradicionals de fosa lluiten constantment entre la "purificació" i la "contaminació". L’aparició de forns de levitació magnètica és com instal·lar un “filtre de purificació” per a la fusió d’esponja de titani, transformant la producció de titani de puresa ultra alta des d’un "repte" a una "operació rutinària".

a. La "trampa de contaminació" de la fusió tradicional des del titani lingot fins al titani pur

El lingot de titani és la "forma primària" del titani, però és com un "full en blanc", que conté impureses i s'ha de fondre per convertir -se en un lingot de titani utilitzable. Remelting de l'arc tradicional de buit (var) Hids Three "Fonts de contaminació invisibles":

1. Contaminació de contacte dels elèctrodes:Quan l’elèctrode elaborat a partir de l’ingot de titani contacta amb la vareta conductora, es poden introduir impureses;

2. Risc de reacció del forn:El líquid metàl·lic reacciona amb materials del forn (com el grafit) a temperatures altes, provocant que el titani es barregi amb elements de carboni.

3. Problema de la diferència per lots:La fusió múltiple pot millorar la puresa, però cada ronda pot introduir noves impureses.

b. El forn de levitació magnètica fa "alquímia suspesa" per a la fusió de titani

La tecnologia negra principal del forn de levitació magnètica rau en la "fusió sense contacte", que utilitza la força magnètica per fer que el titani esponja "leviti" en un buit, sense tocar cap contenidor, bloquejant fonamentalment la contaminació:

1. "Levitació" magnètica d'alta freqüència:El potent camp magnètic alternatiu d’alta freqüència genera corrents de remolí, escalfant el titani d’esponja (fins a 2000 graus o superior) i produint una força electromagnètica ascendent, fent que el líquid de titani fos aparegui com si estigués suspès a l’aire per una mà invisible, perfectament levitant;

2. Ambient de buit ultra-alt:El grau de buit dins del forn pot arribar a les 10 º Pascals, més net que la superfície de la lluna, evitant la barreja d’impureses d’aire (com l’oxigen, el nitrogen);

3. Control i purificació de temperatura precises:En ajustar la força del camp magnètic per controlar la temperatura, les impureses (com el ferro, el silici) al titani esponja es volatilitzen a temperatures altes, de la mateixa manera que utilitzar un imant per eliminar de manera eficient els arxius de ferro.

c. Salt en el rendiment de materials de titani de levitació magnètica

1. El contingut d’oxigen pot ser tan baix com per sota dels 50 ppm(El mètode VAR tradicional típicament oscil·la entre 100 i 300 ppm), i per a cada reducció de 100 ppm en el contingut d’oxigen, la duresa del titani es pot millorar del 15%-20%;

2. Uniformitat de composició inigualable:El fusió de titani es barreja més a fons en estat suspès, evitant el problema de "segregació de composició" en la fusió tradicional, garantint un rendiment de material més estable;

3. Apte per a la investigació i desenvolupament d’aliatges de titani de gamma alta:Permet un control precís de les relacions d’elements d’aliatge, fins i tot que permet la preparació d’aliatges basats en titani d’alta puresa (com ara compostos intermetàlics de titani-alumini) que són difícils d’aconseguir amb els mètodes tradicionals.

Aquestes característiques han fet que els materials de titani de levitació magnètica siguin una "mercaderia calenta" en camps de gamma alta, precisió i punta "com ara tancs de combustible de les naus espacials, objectius de voladura de semiconductors i implants mèdics.

d. El "camí avançat" del forn de levitació magnètica

La importància del forn de levitació magnètica no només és millorar la puresa del titani, sinó també per trencar la cognició inherent que "el rendiment dels materials de titani està limitat per la tecnologia de fosa". Quan els materials de titani es poden "forjar" precisament en un entorn sense contacte, el seu potencial en la fabricació aeroespacial i de gamma alta es desencadenarà completament.

Actualment, els forns de levitació magnètica han passat de laboratoris a la producció massiva a petita escala, però encara hi ha dos reptes a superar:

1.La capacitat de processament per forn és relativament petita (sobretot a la classe de quilograms), cosa que dificulta la satisfacció industrial a gran escala;

2. Cost dels equips:El sistema de camp magnètic d’alta freqüència i el cost del dispositiu de buit ultra alt són elevats, donant lloc al cost que els materials de titani de levitació magnètica siguin 3-5 vegades el dels materials tradicionals de titani.