真空自耗電弧熔煉的熱能來自電弧。熔煉過程的電弧行為直接影響到熔煉產(chǎn)品的質(zhì)量。簡單地講，電弧是由陰極區(qū)、弧柱區(qū)和陽極區(qū)這3部分組成。
A 陰極區(qū)
陰極區(qū)由兩部分組成：一部分是在電極端面附近和弧柱交界之間的正離子層，它與電極端面之間構(gòu)成很大的電位降，該電位降促使電子從電極端面自發(fā)射，用以維持電弧的正常燃燒；另一部分位于陰極表面的一個光亮點，稱為陰極斑點，在正離子形成的正電場作用下，電子集中在這里向外發(fā)射產(chǎn)生電弧放電。
陰極斑點的大小與電弧放電所在空間的氣體介質(zhì)的壓力有密切的關(guān)系。氣體介質(zhì)壓力高，陰極斑點的面積就小。圖1-5所示為在不同氣體壓力下自耗電極端面形狀示意圖。電弧周圍氣體介

質(zhì)壓力減少，陰極班點面積就增大，而且高速游動，由電極端面游至側(cè)表面，使電極端面熔化成圓錐形（見圖1-5).斑點越大，溫度越低。在熔煉過程中，陰極斑點在陰極表面游動，它的大小直接反映電弧的穩(wěn)定性，斑點越小越易游動，電弧越不穩(wěn)定。斑點的溫度與電極材料的熔點和熔化電流密度有關(guān)。電極材料熔點越高，熔煉電流密度越大，斑點的溫度就越高。
B 弧柱區(qū)
弧柱區(qū)位于陰極區(qū)和陽極區(qū)之間，呈鐘形分布，是一個電子和離子混合組成的中性的高溫等離子體。不過，它的電離程度較低。
它是電弧的主體，它的亮度最高，溫度也最高。隨著熔煉電流的增加，弧柱面積增大，電弧的束密度增加，溫度升高，燃燒更穩(wěn)定。熔煉過程物質(zhì)的分解、揮發(fā)等都是在此區(qū)進(jìn)行的。
弧柱斷面積的大小與周圍氣體介質(zhì)壓力有關(guān)。氣體介質(zhì)壓力大，弧柱斷面積變小，反之亦然?；≈鶖嗝娣e的大小還受外界磁場的影響。當(dāng)對電弧施加一個縱向磁場時，在磁場力的作用下，電弧受到壓縮，致使電弧斷面積變小，電弧長度相應(yīng)增加，提高了電弧的穩(wěn)定性。
C 陽極區(qū)
陽極區(qū)位于陽極表面，它有一個斑點。由于陽極區(qū)氣體介質(zhì)壓力較低，陽極斑點面積擴大而近似“消失”。陽極斑點是集中吸收來自陰極的電子和弧柱區(qū)的離子的地方，電位降很大。在高速運動的電子和負(fù)離子流的連續(xù)轟擊下，陽極斑點加熱到很高的溫度。它的溫度主要取決于陽極區(qū)氣體介質(zhì)的壓力，壓力增大時陽極斑點的面積縮小。熔煉條件的變化會引起陽極斑點大小和溫度的改變，從而使金屬熔池的溫度梯度、熔池深度和體積發(fā)生變化，最終會改變鈦錠的凝固結(jié)晶和提純效果。

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