當(dāng)前，世界上許多國家，特別是發(fā)達(dá)國家，為了發(fā)展空間技術(shù)、占領(lǐng)空間領(lǐng)域、加速實現(xiàn)國防現(xiàn)代化、加強(qiáng)國防力量，不惜斥巨資，爭先恐后地競相開發(fā)和制造先進(jìn)的航空、航天、航海設(shè)備，如：宇宙飛船、國際空間站、人造衛(wèi)星、核潛艇、噴氣式遠(yuǎn)程轟炸機(jī)、原子能、火箭、導(dǎo)彈等設(shè)備。但是，這些尖端設(shè)備對制造它的材料性能要求非常嚴(yán)格，對所用的鋼材、合金、毛坯提出高純度、高均勻性、耐高溫、耐高壓、抗沖擊、抗疲勞等一系列特殊嚴(yán)格要求，尤其是對材料性能的穩(wěn)定性、一致性和可靠性要求非常高?？墒?，滿足這些要求，已非眾所周知的普通冶煉設(shè)備所能完成的。
為此，冶金工作者們，為了提高和改善宇航設(shè)備上的特殊鋼和合金的質(zhì)量和純度，長期進(jìn)行研究和探討新的熔煉設(shè)備和工藝。通過大量的系統(tǒng)的理論和實踐研究，以及從熱力學(xué)和動力學(xué)等方面研究和探討冶金過程中的物理化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，真空技術(shù)網(wǎng)()得出的重要結(jié)論是：唯一能夠滿足上述要求的工藝就是在真空室內(nèi)進(jìn)行宇航材料的冶煉。這是因為
(1)在真空狀態(tài)下，能夠避免被熔煉金屬及合金同非金屬夾雜物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
(2)在真空狀態(tài)下，能夠清除液態(tài)熔融金屬中的有害的可溶解氣體和污染物，以提高被熔金屬的純度。
就目前國內(nèi)外工業(yè)水平來看，真空技術(shù)網(wǎng)()認(rèn)為能夠圓滿完成冶煉上述材料的設(shè)備主要有以下3 種，這就是：真空感應(yīng)熔煉爐、真空自耗電弧爐和電渣重熔爐。即：欲快速發(fā)展航天航空工業(yè)，必須大力開發(fā)這3 種高級冶煉設(shè)備及其新工藝。
真空感應(yīng)熔煉爐(VIM)的工作原理與結(jié)構(gòu)簡圖
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真空自耗電弧爐(VAR)的工作原理與特點
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電渣重熔爐(ESR)的工作原理及特點
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最適合熔煉宇航材料的設(shè)備是真空感應(yīng)爐、真空自耗電弧爐、電渣重熔爐，它們的特點如下：
(1)真空感應(yīng)熔煉法是真空冶金領(lǐng)域中應(yīng)用最廣的方法之一。如鎳基、鈷基、鐵基等高溫合金均采用真空感應(yīng)熔煉法熔煉，其熱加工性能和機(jī)械性能明顯提高。不銹鋼、耐熱鋼、超高強(qiáng)度鋼、工具鋼、軸承鋼、彈性合金，以及膨脹合金幾乎均采用真空感應(yīng)熔煉法熔煉，它能絕對保證材料性能和質(zhì)量。
(2)真空自耗電極重熔法是目前作為二次熔煉較普遍方法之一，適合用于熔煉活性金屬，如Zr、Ti 和難熔金屬，如W、Mo、Nb、Ta 等。它的優(yōu)點是可進(jìn)一步提純，對降低氣體和非金屬夾雜物很有效果。由于該工藝是在水冷銅坩堝中進(jìn)行熔化和凝固，因而鋼錠組織得到顯著改善、宏觀和微觀偏析顯著減少，經(jīng)加工后，結(jié)晶組織均勻，改善和提高材料的熱加工性能和機(jī)械性能。
(3)電渣重熔法是階段重熔和精煉金屬的新方法。它雖然不在真空中熔煉，但是，它的熔渣能將空氣和被熔煉金屬隔絕，具有最佳的提效果，所以，它對今后生產(chǎn)超高純度的材料將會發(fā)揮更大地作用，很有可能成為生產(chǎn)活性金屬的主要手段。電渣重熔法操作簡單、易于控制、所煉出的鋼錠組織致密、表面質(zhì)量好。