科创中国

行业领域

高端装备制造产业

需求背景

利用电子束熔炼炉制备提纯多晶硅,是一种新型且已成功应用到工业生产中的制备方式,其具有制备效率高、对环境无污染、节约能源等优点。结合电子束熔炼炉高压电源控制器的特点与目前存在的缺点,提出一种利用可控电抗器调压的电源控制方案,并介绍了工作原理及电路特点。实验表明,该控制方式能精确地调节输出电压,其本身还具有自然限流特性,且达到了性能指标。整个系统稳定可靠,克服了传统的晶闸管交流移相调压控制方式的诸多缺点,其还具有输入内阻小、短路内阻大、功率因数及运行效率高、对电网无“公害”等优点。希望与全国学会签订战略合作协议，共同攻关技术难题，匹配有关专家入驻企业。

需解决的主要技术难题

采用电子束熔炼提纯工艺，结合精密锻造生产出纯度高、均匀性好的金属与合金颗粒，结合我司的蒸发坩埚与蒸发舟，助力于真空镀膜工艺提升，改善镀膜不良率等问题；

期望实现的主要技术目标

目前工艺在加速电压（大于20kV）的作用下，热电子向阳极（零电位）加速运动。由于聚束极的作用，电子束从阳极的中心孔通过，向下继续运动，经磁聚焦透镜的多次聚焦和磁偏转扫描透镜的调节，使电子束准确而集中地轰击到原料棒的表面。在原料和熔池表面产生3000℃以上的温度，原料的表面被加热、熔化，滴入熔池中。电子束熔炼时，材料主要发生脱气、分解、脱氧、金属杂质的挥发和不熔杂质的上浮等。其中，不熔杂质上浮而聚集在铸锭顶部，可在切头时去除。寻求相关领域专家入驻企业，挖掘问题，提供技术改良方案等

需求解析

解析单位：“科创中国”智能制造产业科技服务团（中国自动化学会） 解析时间：2023-11-21

屈洋

中国自动化学会

学会部门主管

综合评价

电子束熔炼提纯工艺是一种先进的金属熔炼技术，具有许多优点，如高真空度下进行熔炼，可以去除材料中的气体、非金属夹杂物以及有害的蒸发性元素，净化精炼反应的速率高，有利于材料精炼提纯的效果。此外，电子束熔炼技术还可以将高熔点金属熔化，并用于熔炼钽、铌、钼、钨、钒、铪、锆和钛等高熔点金属及其合金。 在电子束熔炼过程中，可以通过调节熔化炉料的功率和加热熔池的功率，使熔化速率改变时仍能使熔池保持所需要的温度。由于射到阳极上的电子束释放出很高的能量，使金属熔池能达到很高的温度，其局部可达3000℃，不仅有利于材料精炼提纯的效果，而且可用于熔炼Ta、Nb、W、Al等高熔点金属。 在电子束熔炼设备方面，目前的电子束熔炼炉的电子枪设置都是采用固定方式，对于一些高纯难熔及合金单晶结构材料的熔炼效果不佳，且在熔炼过程中存在坩埚被污染的问题，导致最终产品的纯度达不到要求。因此，未来可以研究和开发更加灵活和高效的电子束熔炼设备，以适应更多不同材料的熔炼需求。

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