電子ビーム溶解（EBM）技術紹介
電子ビーム溶解とは、高真空下で金属を溶解するための熱源として、高速電子ビーム流の運動エネルギーを熱に変換する真空溶解法を指す。略称はEBM。
電子ビーム溶解とは？
この溶解法は、溶解温度が高く、炉の出力と加熱速度が調整可能で、製品品質が良いという特徴があるが、金属歩留まりが低く、比電力消費量が高く、高真空下で溶解する必要があるなどの問題もある。
電子ビーム溶解は、鉄鋼やレアメタルの溶解・精錬だけでなく、溶接やセラミック材料の溶解・鋳造にも広く利用されている。
電子ビーム溶解技術 プロセス原理
高真空条件下で、カソードは高電圧の電界によって加熱され、電子を放出する。電子ビームは加速電圧の作用により、非常に高速で陽極に向かって移動する。
陽極を通過した後、集束コイルと偏向コイルの作用の下で、晶析装置内の底部インゴットと材料を正確に衝突させ、底部インゴットを溶融させて溶融プールを形成させ、材料を連続的に溶融させてプールに滴下させ、溶融プロセスを実現する。
電子ビーム炉の加速電圧は、一般的に約3万ボルトで使用される。 X線 の損失しかなく、二次放出電子の損失はさらに少なくなる。したがって、電子ビームのエネルギーは、ほぼ完全に電気エネルギーから運動エネルギーに変換され、さらに運動エネルギーから熱エネルギーに変換される。
電子ビーム溶解技術 プロセス特性：
電子ビーム溶解プロセスの特徴は、溶解のための高真空環境（溶解真空度は一般に10～10Pa）、溶解中のメルトプールの温度とその分布の制御が可能で、メルトプールの維持時間を広い範囲で調整できること、溶解は水冷銅ルツボ（晶析器）で行われ、金属液が耐火物で汚染されるのを効果的に防止できることである。
したがって、電子ビーム溶解は、一部の金属材料、特に耐火性金属を精錬するために不可欠な手段を提供すると言える。
電子ビーム溶解プロセスには、3つの基本的な冶金反応がある：
(1) ガス抜き。電子ビーム溶解は、ほとんどの金属から水素を除去する。水素の除去は容易で、一般に炉の装入物が溶解される前に除去される。高真空のため、溶融池の温度と液体状態の時間を制御でき、脱硝効果も高い。
(2) 金属不純物の揮発。電子ビーム溶解温度では、母材よりも蒸気圧の高い全金属不純物は、程度の差こそあれ揮発によって除去される。
(3) 非金属介在物の除去。電子ビーム溶解温度と真空中の酸化物および窒化物介在物は、[O]と[N]を分解して除去することが可能である。[O]は炭素-酸素反応によっても除去することができる。さらに、インゴットのボトムアップ順次凝固特性も非金属介在物の浮遊を助長する。
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