Метод сверхвысокой индукционной плавки редких металлов — это метод, который включает нагрев металлов до очень высоких температур, обычно выше 2000 ° C, в индукционной печи для получения чистых и однородных металлических слитков или порошков. Этот метод в основном используется для получения и очистки редкоземельных металлов и сверхвысокотемпературной керамики, которые обладают особыми оптическими, электрическими и магнитными свойствами и широко применяются в функциональных материалах, стали и цветных металлах.
Метод индукционной плавки имеет ряд преимуществ перед другими методами, такими как электродуговой нагрев или металлотермия. Например, индукционная плавка может обеспечить более чистый и гибкий процесс, поскольку не требует каких-либо электродов или восстановителей, которые могут загрязнить металл. Индукционная плавка также позволяет добиться более высокой степени контроля над температурой и составом металла, поскольку можно регулировать частоту и мощность индукционной катушки. Индукционная плавка также может работать в вакууме или инертной атмосфере, что позволяет предотвратить окисление металла или потерю летучих элементов.
Некоторые из проблем метода индукционной плавки — это выбор подходящего тигля и стабильного расплавленного электролита. Тигель должен выдерживать высокие температуры и коррозионную природу расплавленного металла. Расплавленный электролит должен быть более стабильным, чем оксиды металлов, иметь более низкую температуру плавления и более высокую проводимость. Одним из возможных решений является использование бинарных оксидов редкоземельных элементов непосредственно в качестве растворителя, поскольку они обладают высокой стабильностью и низким давлением паров.
Метод сверхвысокотемпературной индукционной плавки редких металлов является перспективным методом, который может упростить и улучшить существующие промышленные методы извлечения и восстановления редкоземельных металлов. Это также может позволить производить сверхвысокотемпературную керамику, которая имеет потенциальное применение в аэрокосмической, атомной и оборонной промышленности.
Некоторые из распространенных материалов, используемых для изготовления тиглей для сверхвысокой температуры индукционной плавки:
- Оксид алюминия: Тигли из оксида алюминия широко используются для плавки редкоземельных металлов и жаропрочных сплавов, таких как суперсплавы на основе кобальта и никеля. Тигли из оксида алюминия имеют высокие температуры плавления и химическую стойкость, а также инертны по отношению к большинству металлов и электролитов. Однако тигли из оксида алюминия хрупкие и могут треснуть при термическом ударе или механическом воздействии.
- Graphite: Графитовые тигли являются лучшими тиглями для плавки металлов и индукционного нагрева из-за их устойчивости к высоким температурам. Их можно использовать для плавки таких металлов, как железо, сталь, медь, латунь, золото, серебро, платина и палладий. Однако графитовые тигли не подходят для металлов, реагирующих с углеродом, таких как титан, цирконий и вольфрам. Графитовые тигли также склонны к окислению и эрозии под действием расплавленного металла и электролита.
- Цирконий: Тигли из циркония подходят для плавки драгоценных металлов и суперсплавов, таких как платина, палладий, родий и иридий. Циркониевые тигли обладают превосходной износостойкостью и термостойкостью, а также предотвращают загрязнение металла тиглем. Однако тигли из диоксида циркония дороги и могут реагировать с некоторыми металлами и электролитами, такими как алюминий и натрий.
- Оксид магния: Тигли из оксида магния часто используются для плавления литиевых твердотельных электролитов, которые используются для батарей и топливных элементов. Тигли из оксида магния выдерживают сверхвысокие температуры и устойчивы к большинству металлов и электролитов. Однако тигли из оксида магния гигроскопичны и могут поглощать влагу из воздуха, что может повлиять на качество электролита.