真空炉依靠惰性气体为高温工艺创造受控的非反应环境。主要的惰性气体是氩气和氮气，选择这两种气体是因为它们数量多、成本效益高且化学性质稳定。这些气体可以防止在热处理、烧结和其他热加工过程中发生氧化和不必要的反应。虽然氦气和氢气有时也用于特殊应用，但氩气和氮气在航空航天、医疗设备制造和半导体生产等行业的性能和实用性之间取得了最佳平衡，因而占据主导地位。
要点说明：
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主要惰性气体：氩气和氮气
- 氩（原子序数 18）是完全惰性的，因此非常适合需要绝对化学稳定性的工艺。氩的原子量大，在以下情况下具有极佳的惰性 气氛甑式炉 .
- 氮气 (N₂) 比氩气更具成本效益，而且在许多应用中具有足够的惰性，但在高温下会与某些金属（如钛）发生反应。
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辅助气体选项
- 氦气：由于热导率高，在需要快速冷却（淬火）时使用
- 氢气：偶尔因其还原特性而使用，但由于存在易燃性风险，需要小心处理
- 内热气体混合物：针对特定冶金效果的定制混合物
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选择标准
- 工艺要求（温度、材料敏感性）
- 纯度水平（通常为 99.995% 或更高）
- 成本和可用性
- 安全考虑
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功能优势
- 防止金属氧化和脱碳
- 可精确控制热处理过程
- 实现均匀的热分布
- 支持一致、可重复的结果
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特定行业应用
- 航空航天：用于钛合金加工的氩气
- 医疗： 用于不锈钢器械消毒的氮气
- 电子：用于半导体制造的超高纯度氩气
氩气和氮气之间的选择往往取决于材料兼容性和工艺经济性，氩气尽管成本较高，但对于活性材料来说是更安全的选择。现代真空炉系统允许可编程气体切换，以优化性能和运行成本。
汇总表：
| 气体类型 | 主要特性 | 最适合 | 考虑因素 |
|---|---|---|---|
| 氩气 | 完全惰性，极佳的充气效果 | 反应金属（如钛）、航空航天 | 成本高于氮气 |
| 氮气 | 成本效益高，具有足够的惰性 | 不锈钢、医疗设备 | 在高温下与某些金属发生反应 |
| 氦气 | 高导热性 | 快速冷却（淬火） | 昂贵，供应有限 |
| 氢气 | 还原特性 | 特殊冶金工艺 | 易燃，需要小心处理 |
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