化）在粗合金基质中可W通过下游电子束烙化来移除或 减少到附带的杂质水平。相反地，牺牲性金属氧化物粉末反应物的相对量是通过平衡由于 粗合金基质中存在牺牲合金成分所引起的合金烙点溫度降低和非所需合金相形成来确定 的。
[0072] 如前所述，在粗中加入较少量的铁作为合金成分显著降低合金的烙点溫度。与其 它金属氧化物侣热还原成元素金属相比，氧化铁（III)侣热还原成铁还产生较大量的反应 热。然而，在21重量％或更高的浓度下，铁不完全溶解于粗并形成脆性金属间Ta化化合物， Ta化化合物从粗基质中沉淀出来并形成使块状合金材料严重变脆的相。另外，作为牺牲元 素，由侣热反应方法所制得的粗合金渣中存在的任何铁可能最终都需要通过下游电子束烙 化被移除或减少到附带的杂质水平。因此，可W限制氧化铁（III)粉末反应物的相对量，W 确保所得到的粗合金渣包含小于21重量％的合金渣。
[0073] 与铁一样，在粗中加入较少量的铜作为合金成分降低合金的烙点溫度。氧化铜 (II)侣热还原成铜金属的反应热不如氧化铁（III)侣热还原成铁的反应热高。然而，与铁 不同的是，铜在整个组成范围内不与粗形成任何有害的金属间化合物。相反地，在环境溫度 下，铜和粗基本上不混溶，并形成分离的相对延性金属相。在各个实施方案中，氧化铜（II) 粉末可W用作替代氧化铁（III)或除氧化铁（III)W外的牺牲金属氧化物反应物。考虑到 将通过侣热反应方法来制造的指定粗基合金组合物，可W容易地确定氧化铁（III)和氧化 铜（II)粉末反应物的合适组合，所述组合：（1)有利于粗基合金在侣热反应条件下的金属 液化和聚结；（2)不导致在固体粗合金渣产物中形成脆性金属间相；（3)有利于合金-烙渣 相分离；和（4)产生的铁和/或铜合金浓度容易通过下游的金属渣电子束烙化被移除或减 少到附带的杂质水平。
[0074]侣热加速剂反应物（例如过氧化领）的相对量可W通过确保侣热还原金属（例 如，粗、妮、铁、铜、鹤或它们的任何组合）W及鹤金属粉末（如果存在）液化和聚结到粗合 金基质中所必需的热能量来确定。包含过氧化领的侣热加速剂反应物的相对量也可W部分 基于包含氧化侣和氧化领反应产物的所得烙渣相的烙点下降，所述烙渣相将更容易地在侣 热反应条件下与液化和聚结的粗合金相分离。
[00巧]如上所述，侣粉末反应物用作还原剂，它被至少五氧化粗反应物、牺牲金属氧化物 反应物和侣热加速剂反应物氧化。与铁类似，侣在约4重量％到6重量％或更高的浓度下不 完全溶解于粗并形成脆性金属间TazAl化合物，所述化合物从粗基质中沉淀出来（甚至呈 烙融态），并形成使固化的块状合金材料严重变脆的相。因此，可能重要的是控制初始反应 物混合物中侣粉末的量，W确保化学计量上存在足够用于侣热反应的量，同时也防止过量 的侣在所得到的合金渣产物中形成金属间TazAl化合物。在各个实施方案中，侣粉末在初始 反应物混合物中的量可W包括最多为化学计量要求的5. 0摩尔％的过量。侣粉末在初始反 应物混合物中的量可W包括最多为化学计量要求的4.0摩尔％的过量。侣粉末在初始反应 物混合物中的量可W包括化学计量要求的0. 0摩尔％至5. 0 %摩尔％的过量或其中所包含 的任何子范围，例如，1.0%至 5. 0%、2. 0%至 5. 0%、3. 0%至 5. 0%、1.0%至 4. 0%、2. 0% 至 4.0%或 3.0%至 4.0%。
[0076] 在各个实施方案中，用于制造粗合金的方法可W包括混合反应物混合物，所述反 应物混合物包含侣金属粉末、五氧化粗粉末、合金元素前体粉末（例如，五氧化妮、鹤金属 或=氧化鹤）、至少一种牺牲金属氧化物粉末（例如，氧化铁（III)和/或氧化铜（II))，W 及至少一种侣热加速剂粉末（例如，过氧化领）。反应物粉末应彻底干燥，W防止在侣热反 应期间可能形成蒸汽。例如，在各个实施方案中，每种反应物粉末的水分含量（测定为烧失 量化01))可W小于〇.5%、0.4%、0.3%或0.2%。反应物粉末还应该是细碎的。例如，在 各个实施方案中，反应物粉末可W具有大于85重量％通过200美国筛网（-200目，<74微 米，< 0. 0029英寸）的粒度分布。
[0077] 反应物粉末可W分别称重并使用标准粉末混合设备（例如，双锥混合器、双壳 (vee)混合器或垂直螺杆混合器）混合在一起。在各个实施方案中，反应物粉末可W混合至 少10分钟，在一些实施方案中混合至少20分钟，W确保宏观上均匀混合。混合后，可W将 反应物混合物装入反应容器中。
[0078] 参照图3,反应容器10包括容器侧壁12和容器底部14。容器侧壁12和容器底部 14可W包括当经受在侣热反应期间达到的高热量水平和高溫时保持结构完整性的材料。例 如，容器侧壁12和容器底部14可W由挤压、压缩成型或等压成型石墨制成。容器侧壁12 和容器底部14可W包括粗粒、中粒或细粒石墨。
[0079] 例如，在各个实施方案中，反应容器侧壁可W包括粗粒或中粒挤压石墨，反应容器 底部可W包括细粒等压成型（即，等静压压缩）石墨。尽管不希望受理论的束缚，但据信更 细粒度的细粒等压成型石墨提供给反应容器底部物理稳定性和结构完整性，W抵抗烙融侣 热反应产物的侵蚀。还据信，细粒等压成型石墨提供特征在于低孔隙率的接触表面，从而比 粗粒材料有效地排斥更多的烙融材料。细粒等压成型石墨比粗粒或中粒石墨更昂贵，因此 出于成本考虑，可W决定反应容器底部包括细粒等压成型石墨（因为反应物和产物负荷下 压在反应容器底部上），而反应容器侧壁包括不太昂贵的较粗粒度石墨材料。尽管如此，在 各个实施方案中，反应容器侧壁可W包括细粒等压成型石墨。同样地，反应容器底部可W包 括较粗粒度的石墨材料。
[0080] 容器侧壁和容器底部的厚度应该足W在经受侣热还原反应期间所产生的高热和 高溫时维持结构完整性。在各个实施方案中，容器侧壁和容器底部可W是至少1英寸厚。反 应容器的具体几何结构（形状和尺寸）不一定有限制。然而，在各个实施方案中，反应容器 的具体几何结构可W由下游电子束烙化炉的输入配置来确定。在运些实施方案中，可W选 择反应容器的具体几何结构，W产生具有几何结构（形状和尺寸）的粗合金渣，所述几何结 构允许金属渣直接在电子束烙炉中被电子束烙化，W生产精制粗合金锭。
[0081] 再次参照图3,容器侧壁12与容器底部14可W机械地固定在一起，W形成反应容 器10。或者，包括容器侧壁12和容器底部14的反应容器10可W成形为使用例如压缩成型 或等压成型技术从诸如石墨的材料制成的单片邻接容器。
[0082] 反应容器10被放置在耐火材料层18的顶部。耐火材料层18可W包括耐火材料， 例如用于高溫工业应用的耐火粘±砖或其它陶瓷基材料。耐火材料层18可W被放置在架 高混凝±板22的顶部上。或者，耐火材料层18可W直接放置在工厂或车间（未显示）的 合适地板表面（例如混凝±)上。
[0083] 反应容器10可W包括放置在至少容器底部14上的氧化儀层16。如图3所示，氧 化儀层16在容器底部14和放置在氧化儀层16的顶部上的反应物混合物20之间提供屏障。
[0084] 虽然不希望受理论的束缚，但在本说明书中所描述的方法的开发期间，通过侣热 反应产生的粗合金渣在从石墨反应容器中移出金属渣时被观察到有破裂。尽管事实上合金 材料本身随后被测定为相对延性，但是观察到粗合金渣发生了破裂。此行为至少部分是由 于一种可能的热裂机制，其中通过侣热反应所产生的合金材料在液化、聚结、固化和冷却期 间将会粘附在石墨反应容器的内表面上。同样地，虽然不希望受理论的束缚，但据信运种可 能的热裂可能是由在新形成的合金材料与石墨反应容器之间的界面处形成和生长碳化物 所引起。发现将氧化儀层施加到反应容器的内部底表面上可W消除所观察到的破裂。
[00化]在各个实施方案中，用于侣热生产粗合金的反应容器可W包括位于反应容器的至 少内部底表面上的氧化儀层。氧化儀层在反应物粉末混合物和反应容器底部之间用作屏 障。氧化儀层可W包括放置在反应容器底部上的氧化儀粉末层。在各个实施方案中，可W使 用呈重烧/僵烧状态（即，在高于1500°c的溫度下般烧W消除反应性）的耐火级氧化儀粉 末。氧化儀粉末层可W在将反应物混合物装入反应容器中之前立即被放置在反应容器中。
[0086] 氧化儀层可W位于反应容器的至少内部底表面上，但是可W任选地施加到反应容 器的侧壁上。参照图4,反应容器10'被示出为包括位于容器底部14和容器侧壁12上的氧 化儀层16。
[0087] 在各个实施方案中，氧化儀层可W被放置在反应容器中作为施加到反应容器侧壁 和/或反应容器底部上的热喷涂涂层。热喷涂氧化儀涂层可W具有优点，例如，更高的结构 完整性、较低的孔隙率W及均匀的厚度。在各个实施方案中，氧化儀层可W通过将包含氧化 儀颗粒的涂料组合物施加到反应容器侧壁和/或反应容器底部上被放置在反应容器中。在 各个实施方案中，氧化儀层可W通过将氧化儀片或壁板定位成紧邻反应容器侧壁和/或反 应容器底部被放置在反应容器中。
[0088] 尽管可W使用其它陶瓷材料代替氧化儀来提供反应容器中的屏障层，但运些其它 材料可能不如氧化儀有效且在侣热条件下可能具有反应性。例如，耐火材料如二氧化娃和 二氧化错可W被反应混合物中的侣金属粉末分别侣热还原成娃和错。像氧化儀一样，氧化 巧对侣热反应呈惰性，因此可W是合适的，但氧化巧对空气暴露敏感。
[0089] 在各个实施方案中，反应物粉末混合物可W在将氧化儀层定位在反应容器侧壁和 /或反应容器底部上之后被装入反应容器中。装载反应物粉末混合物可W包括将所述混合 物放置在反应容器中位于反应容器的内部底表面上的任何氧化儀层的顶部上（参见例如 图2和图3)。在将反应物粉末混合物装入反应容器中后，点火线被定位成与反应容器中的 反应物粉末混合物接触。
[0090] 参照图5,点火线28被示出为浸入到反应容器10中的反应物粉末混合物20中。 点火线28通过引线和回线26连接到电流源（电源）24。
[0091] 在各个实施方案中，如图5所示，点火线可W直接浸入到反应容器中的反应物粉 末混合物中。例如，几英寸长的点火线可W如图5所示打圈并浸入到反应容器内的反应物 粉末混合物中达至少2英寸。或者，点火线可W位于塑料启动剂包（未示出）的内部，所述 塑料启动剂包含有侣金属粉末W及可还原金属氧化物或过氧化物如五氧化粗、五氧化妮、 氧化铁（III)、氧化铜（II)和/或过氧化领中的任何一个或任何组合。启动剂包可W直接 位于反应容器中的反应物粉末混合物的顶部上，且不一定需要，但可W部分或完全浸入到 反应物粉末混合物中。尽管不希望受理论束缚，但据信启动剂包内的较小量反应物可W比 浸入反应容器内的整体反应物粉末混合物中的点火线的直接接触提供用于反应点火的更 可再现环境。然而，点火线可W通过将导线直接浸没在主要反应物混合物中或间接通过启 动剂包来定位成与反应物粉末混合物接触。
[0092] 点火线可W包含例如粗或粗合金。或者，点火线可W包含意图存在于目标合金组 合物中的任何高烙点金属或合金，例如，鹤、鹤合金、妮和妮合金。在一些实施方案中，点火 线可W为至少12英寸长且包括例如20的相对窄规格，形成电阻加热元件，从而点燃