โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักหมายถึงโลหะผสมชนิดหนึ่งที่มีความแข็งแรงสูงและทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนในระดับ 650~1000 องศา ซึ่งรวมถึงโลหะผสมทนความร้อนที่มีฐานเป็นนิกเกิล โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนที่มีฐานเป็นนิกเกิล โลหะผสมที่มีความแม่นยำเป็นฐานนิกเกิลและโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่างที่มีนิกเกิลเป็นหลัก พวกมันทั้งหมดมีการใช้งานที่สำคัญมาก เช่น ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นหลัก ซึ่งมักใช้ในการผลิตใบมีดเครื่องยนต์อากาศยานและเครื่องยนต์จรวด เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ อุปกรณ์แปลงพลังงาน ฯลฯ และให้บริการด้านการบินระดับสูง การผลิตกระแสไฟฟ้า การป้องกันประเทศ การรักษาพยาบาล และอุตสาหกรรมนิวเคลียร์
เนื่องจากจุดหลอมเหลวสูงของส่วนประกอบดั้งเดิมของโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลักและความต้องการความบริสุทธิ์สูง กระบวนการถลุงโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบจึงแตกต่างจากวิธีการถลุงแบบเดิม ซึ่งเป็นเอกลักษณ์มาก สรุปได้ดังนี้
1. การหลอมเหนี่ยวนำสุญญากาศ (VIM)
การหลอมเหนี่ยวนำด้วยสุญญากาศ (VIM) เป็นวิธีการหลอมโดยใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อสร้างกระแสวนในตัวนำโลหะเพื่อให้ประจุของเตาหลอมร้อนภายใต้สภาวะสุญญากาศ
VIM สามารถควบคุมองค์ประกอบทางเคมีได้สูงสุดเพื่อป้องกันการสัมผัสของเหลวที่หลอมเหลวกับไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจนในบรรยากาศ การกวนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าไม่เพียงทำให้ของเหลวหลอมเหลวเป็นเนื้อเดียวกันเท่านั้น แต่ยังนำสารตั้งต้นไปยังส่วนต่อประสานที่หลอมละลายและสุญญากาศได้อย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ปฏิกิริยาการกลั่นที่ตามมาดำเนินไปอย่างราบรื่น ปริมาณก๊าซและการระเหยและการตกตะกอนของสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะสามารถปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของซูเปอร์อัลลอยส่วนใหญ่ได้อย่างมาก
เตาเผา VIM เป็นอุปกรณ์ถลุงแร่ที่สำคัญสำหรับการผลิตซูเปอร์อัลลอยที่มีฐานเป็นนิกเกิล โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน และวัสดุโลหะผสมพิเศษอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะผสมที่มีองค์ประกอบที่ว่องไวมากขึ้น เช่น อะลูมิเนียมและไททาเนียม จะต้องนำการหลอมแบบเหนี่ยวนำสุญญากาศมาใช้
2. การหลอมโลหะด้วยไฟฟ้า (ESR)
Electroslag remelting (ESR) เป็นวิธีการถลุงโดยใช้ความต้านทานความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านตะกรันหลอมเหลวเป็นแหล่งความร้อน มันคือกระแสที่ไหลผ่านความต้านทานความร้อนของสระตะกรันเหลวเพื่อหลอมอิเล็กโทรดโลหะ และโลหะที่หลอมเหลวจะรวมตัวกันเป็นหยด เมื่อหยดน้ำตกลงมา มันจะผ่านชั้นตะกรันและเข้าสู่แอ่งโลหะหลอมเหลว จากนั้นจึงตกผลึกและแข็งตัวเป็นแท่งเหล็กในเครื่องตกผลึกแบบระบายความร้อนด้วยน้ำ โลหะวิทยา Electroslag เป็นวิธีสำคัญในการผลิตวัสดุคุณภาพสูงในปัจจุบัน เป็นการรวมการหลอมที่อุณหภูมิสูง การกลั่นด้วยสารเคมี และการตกผลึกแบบควบแน่นเพื่อผลิตแท่งโลหะคุณภาพสูง มันมีข้อได้เปรียบของความบริสุทธิ์สูง, ปริมาณกำมะถันต่ำ, การรวมอโลหะน้อย, พื้นผิวเรียบของก้อนโลหะ, การตกผลึกที่สม่ำเสมอและหนาแน่น, โครงสร้างโลหะและองค์ประกอบทางเคมีที่สม่ำเสมอ, และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ, การทหาร, พลังงาน, การต่อเรือ, อิเล็กทรอนิกส์, ปิโตรเคมี เครื่องจักรกลหนักและการขนส่งเป็นส่วนสำคัญของเศรษฐกิจของประเทศ
3. การหลอมอาร์ควัสดุสิ้นเปลืองในสุญญากาศ (VAR)
การหลอมอาร์คในสุญญากาศ (VAR) คือการใช้แหล่งจ่ายไฟ DC เพื่อสร้างส่วนโค้งระหว่างอิเล็กโทรดและแผ่นฐานเบ้าหลอมทองแดงที่วางอยู่ในปลอกน้ำภายใต้สุญญากาศ การให้ความร้อนแบบอาร์คทำให้เกิดความร้อนสูง ละลายอิเล็กโทรด ละลายอิเล็กโทรด และสร้างแอ่งหลอมเหลวในถ้วยใส่ตัวอย่างทองแดงที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ โลหะที่หลอมละลายจะแข็งตัวอย่างรวดเร็ว ตกผลึก และแข็งตัวเป็นแท่งโลหะ
โดยทั่วไปแล้ว การหลอมอาร์กด้วยสุญญากาศจะใช้ในการปรับปรุงโลหะและโลหะผสมที่ออกซิไดซ์ได้ง่าย เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม ซูเปอร์อัลลอย ไททาเนียม เซอร์โคเนียม แทนทาลัม ไนโอเบียม ทังสเตน โมลิบดีนัม ฯลฯ ซึ่งช่วยลดการสูญเสียของธาตุที่ออกฤทธิ์ (เช่น Al และ Ti) และกระบวนการแข็งตัวของลิ่มโลหะ สามารถควบคุมได้ ปรับปรุงความสะอาด ความสม่ำเสมอ ความต้านทานความล้า และความเหนียวแตกหักของลิ่มโลหะอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นความสม่ำเสมอและความสม่ำเสมอของโครงสร้างจึงดี จำนวนการรวมมีน้อย และความบริสุทธิ์ของโลหะผสมได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม การหลอมอาร์คแบบสุญญากาศเหมาะมากสำหรับการถลุงเหล็กชนิดพิเศษ โลหะที่ใช้งานและวัสดุทนไฟ เช่น ไททาเนียม โมลิบดีนัม และไนโอเบียม
เป็นที่น่าสังเกตว่าวัสดุพิเศษส่วนใหญ่ เช่น ซูเปอร์อัลลอยคุณภาพสูงและโลหะผสมที่ทนทานต่อการกัดกร่อนทั้งในประเทศและต่างประเทศนั้นไม่ได้ผลิตด้วยกระบวนการเดียว แต่เกิดจากกระบวนการสองหรือสามขั้นตอน นั่นคือ โดยเตาเหนี่ยวนำสุญญากาศและเตาหลอมอิเล็กโทรแลกแล็ก (VIM บวก ESR) หรือเตาเหนี่ยวนำสุญญากาศบวกเตาสิ้นเปลืองสุญญากาศ (VIM บวก VAR) นอกจากนี้ยังมีอุตสาหกรรมที่รุนแรง เช่น ผลิตภัณฑ์ทางการทหาร ซึ่งผลิตโดย (VIM บวก ESR บวก VAR)
