摘要：由于镁锂合金材料本身的化学性质十分不稳定，因此极易被氧化，所以在开展镁锂合金的熔炼过程中的工作难度是非常大的。文章将通过采用真空电阻炉的方式对三种不同工艺的制作而成的镁锂合金进行分析，并对制作好的合金的成分进行检测和分析，从而挖掘出不同情况下熔炼工艺的具体制作方法及对应的工作模式。
关键词：镁锂合金、真空电阻炉、熔炼工艺、研究
1实验背景
在众多合金材料中，镁锂合金是一种十分常用的合金，且因其优异的特性而深受广大人民的喜爱，目前人们日常生活中的方方面面中都能看到镁锂合金的身影。然而镁锂合金中有属于高活性的镁元素和锂元素组成，这两种元素本身而言都属于一种极易被氧化的元素，且由于氧化膜本身的密度都小于1，因此一旦在合金过程中发生氧化反应，就会影响到合金后的纯度及性能。为此，应对熔炼过程中的工艺进行研究，加入更多能够保护熔炼的工艺在其中。通常情况下开展镁锂合金真空电阻炉熔炼工艺的具体方式分为两种，第一种为通过使用覆盖剂的方式将镁锂合金表面涂抹上这层覆盖剂，从而直接隔离镁、锂与外界的交流。第二种方式是通过使用惰性气体氩气的方式对其表面进行有效地保护。从这两种基本的保护方法中可以看出，第二种方法相对更加有效，实现度也更加容易，因此适合采用这种方式进行深入工艺的研究。为此在后期的实验过程中采用真空电阻炉抽真空后充氩气的方式实现对合金的保护目标。
2工艺设备的选择及具体的操作方法制定
2.1熔炼设备的选择
为了更好地开展相关熔炼工作，在熔炼前应对相关设备进行布置和选择，本次熔炼的设备主要是通过如下几个部分组成的，分别是炉体、真空系统、控制系统、冷却水系统和电源系统五部分，每个部分之间的关系都是相互紧密，互相联系的。其中炉体部分是整个系统中的核心部分，是开展实验的重要场所。炉体分为炉盖、炉身两个基本的内容。在炉盖上会有一个合金加料的搅拌装置和两个观察口，通过这两个观察口可以适时的对炉内的相关熔炼内容进行观察。加热元件是以钼片为主，通过将钼片与坩埚之间建立起一个完整的绝缘关系，并在坩埚支架上放入对应的加热体，开展加热工作。在钼片和坩埚之间放置一个镁砂绝缘体后将其固定在坩埚之上从而形成一个完整的加热体。坩埚本身采用机械转动的方式实现倾斜与转动。炉体底部设有三工位旋转浇筑台一个，炉子本身可以浇筑出三种不同形式的试样，便于实验者更多的对相关样体进行有效的观察和管理。
在抽真空系统的设计过程中，通过将2X-70旋片式机械泵与RTP-300罗茨泵和KT-300油扩散泵三个结构组成在一起，从而更好地确保实验过程中炉内的真空空间能够获得足够的真空度和较低的压升率，减少熔炼过程中氧化物产生的可能性，确保整个实验过程中镁锂合金产生的纯度。
坩埚温度的控制方式是通过将两个镍铬-镍硅热点偶测量的方式实现的。其中一个主要负责对加热体的温度进行测量，以此将控温过程中的温度信号进行及时的反馈。温度反馈信号本身能够给温控仪提供对应的温度调控机制，并以此输出对应的功率。另一个负责对金属液的温度进行测量，通过这种方式更多的对实验过程中的各种温度进行有效的监督。
冷却水系统是整个实验过程中的一个后备环节，其本身是为了给炉盖、炉体、真空系统及对应的水冷电极系统进行冷却工作而设置的。通过这一设备能够有效的降低各个操作零件的具体温度，提升工作过程中的具体工作效率和稳定性。在整个实验设备的搭建过程中，应注意不同设备之间的连接关系，通过合理的处理这些元素之间的关系来更好的控制相互之间的结合程度。
2.2具体熔炼工艺
在具体的熔炼过程中，应按照如下方法开展。第一是原材料的选择。原材料本身的纯度对合金后的质量有极大的关系，因此在选择材料过程中使用一级纯镁锭，其中纯度不小于99.95%。锂采用电池级别锂，其纯度不低于99.9%，铝丝应选择纯度为99.9%，将其更好的运用到具体的操作过程之中。
通过将镁锂合金放在坩埚之中并盖上炉盖后，启动潜水泵及气泵开始整个实验。实验过程中应时刻关注水压表及气压表的数值变化，当各项数值符合基本要求后，先后启动机械泵、罗茨泵、油扩散泵等设备，其目的是为了对炉内空气进行抽取，时期逐渐进入到真空的要求。随后采用如下三中熔炼工艺的原材料进行设置。
第一种方法是将称好的镁锭、铝丝及Mg-3Li-5Al-X合金材料放置在坩埚之中，将用铝箔包好的锂片转换成球状也一并放入到其中。当坩埚内部温度达到650℃时，坩埚内所有金属都已经融化。这时为了放置镁出现氧化，应在真空中加入部分氩气，并转动合金加料箱的把手将锂片加进去，等待锂片融化并用搅拌器将其搅拌，随后让温度继续上升；第二种方法是将事先准备好的镁锭跟铝丝放入到坩埚之中，将锂片使用铝箔将其转换为球状放置在搅拌器上，并使其与坩埚口保持在一定的距离之外。随后将Mg-13Li-3Al-X合金放在加料箱中。当坩埚内的金属熔化并使其温度达到650℃以上后，同样在内部注入氩气，放置镁氧化，随后将各种合金及铝箔倒入，继续等待温度的上升；第三种方法是先将锂片和铝丝及Mg-32Li-2Al-X合金放置在坩埚之中，将镁锭切成小块放在加料漏斗之中，随后当坩埚中的温度达到350℃时将镁锭小块放置在坩埚之中，并保持继续升温。
3镁锂合金真空电阻炉熔炼工艺研究
通过上述三种不同的熔炼工艺最终取得的结果是不同的，下面围绕上述熔炼工艺的结果对镁锂合金真空电阻炉熔炼工艺进行分析。
在第一种熔炼工艺中，其加入的合金为Mg-3Li-5Al-X，在实际的操作结果中可以看出，实验中的锂和铝的实际检测含量与之前设计中的含量相比更高一些，主要原因是因为设计中的两个元素的含量较低，其中镁元素为90%，在熔炼过程中没液化的镁元素出现了政法，导致整体合金质量减少。加上锂元素本身的含量相对较少，导致融化后的镁液体会有所增多。同时在增加锂片的过程中，锂元素本身的蒸发量并不是很大，因此就导致整个实验过程中Li和Al元素高于之前设计的含量。
在第二种熔炼工艺中，加入的合金为Mg-13Li-3Al-X，从具体的熔炼结果中科院看出，锂和铝这两个元素的实际含量与之前设计的含量之间相差不是很大，基本上是在上下浮动的范围之内，但同时却出现锂元素相对偏低的问题。在熔炼过程中，由于液体镁会发生蒸发导致Mg含量减少，二在放入锂片的过程中由于其本身的体积较大，导致会很轻易的将锂片沉入到Mg液体之中，因此会出现烧损的问题出现。同时在熔炼过程中会发现1号锂元素的实际检测量出现严重偏低的现象，其主要运用是因为将被铝箔包装的锂放入到坩埚之中时，由于溶体本身的密度比铝箔包装的密度高，导致部分锂不会沉入到液体之下，从而出现这一问题。
在第三种熔炼工艺中，加入的合金为Mg-32Li-2Al-X，在具体的熔炼结果中可以看出，锂元素本身的测量量与设计中的含量相比稍微有点低，而铝元素的含量则出现偏高的现象。当标准条件下的液态锂本身的饱和蒸汽压比液态镁的饱和蒸汽压大的时候，液态锂中的蒸发量就会比液态镁的蒸发量小很多，这时当液态锂中加入一些镁锭后自然会使得镁锭融化在液体锂之中。因此会导致合金的实际检测量比设计量相对较低的结果出现。
4总结
总之，通过上述三种不同的制作工艺会发现镁锂合金真空电阻炉熔炼工艺本身会受到不同工艺的具体内容而展现出不同的特点。具体结果表现在如下几个方面。第一，设计的第一种工艺因Mg的蒸发数量较大，导致最终的合金中锂和铝的含量都相对较高，因此不能使用这种工艺进行制作。第二，相比较而言，第三、第三种工艺较为适用，但必须根据实际情况合理的进行选择。其中第二种工艺比较适合锂含量相对较低的情况下，便于锂的吸收。而第三种工艺则适合与锂含量较低的情况下采用。
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