定向凝固提純技術(shù)在多晶硅、鋁、銅等提純領(lǐng)域得到了廣泛研究和應(yīng)用,且提純效率高。本文針對(duì)金屬釓中典型金屬雜質(zhì)如Ti、Fe、Al、Cu等現(xiàn)有提純手段提純效果有限、提純效率低等問(wèn)題,對(duì)定向凝固提純金屬釓技術(shù)開(kāi)展了探索研究,主要研究結(jié)論如下:理論計(jì)算和分析表明:釓中Ti、Al、Fe、Cu、Mg和Mn的平衡分配系數(shù)分別為0.018、0.273、0.117、0.123、0.405和0.014,均小于1,因此定向凝固提純金屬釓具有理論可行性。通過(guò)不同定向凝固速率和凝固加熱溫度的研究,以及定向凝固金屬釓的微觀形貌分析,得到金屬釓中金屬雜質(zhì)遷移和賦存形式規(guī)律及特征如下:在3μm/s凝固速率,對(duì)1350℃、1400℃和1450℃不同定向凝固加熱溫度的研究表明:定向凝固加熱溫度越高,雜質(zhì)在熔體中的對(duì)流越強(qiáng)烈,去除效果越好。在1450℃,金屬雜質(zhì)Ti、Al、Fe和Cu的有效分配系數(shù)分別為0.021、0.297、0.355和0.275,Ti和A1接近于Scheil分布,表明其在熔體中混合均勻;Fe和Cu高于Scheil分布,在界面處富集,并形成了厚度大于5mm的溶質(zhì)邊界層;Mg和Mn等高蒸氣壓類(lèi)金屬雜質(zhì)同時(shí)受蒸... 

【文章來(lái)源】：北京有色金屬研究總院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

不同種類(lèi)稀土金屬的提純方法

餾／升華??煉可以去除高蒸氣壓類(lèi)揮發(fā)性金屬雜質(zhì)，而低蒸氣壓類(lèi)金屬雜質(zhì)／升華法去除。真空蒸餾／升華與稀土金屬的飽和蒸氣壓、熔點(diǎn)及。若金屬在熔點(diǎn)以下蒸氣壓較高，并有足夠大的蒸餾速率，則可點(diǎn)以上才能獲得較高蒸氣壓，則采用蒸餾提純。當(dāng)蒸餾或升華土金屬得到更大程度地凈化；但蒸餾速率過(guò)快時(shí)，稀土金屬或雜質(zhì)元素快速蒸出，不利于提純凈化。??列出了單一稀土金屬在溶點(diǎn)時(shí)的飽和蒸氣壓，由表可知，稀土金、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ和Ｙｂ）很易揮發(fā)，可以在低于１６００°ＣＴ蒸饋（或在１８５０°Ｃ下真空蒸餾提純金屬釓，研宄發(fā)現(xiàn)釓中氣體雜質(zhì)、高除效果顯著，但對(duì)與Ｇｄ蒸氣壓相近的金屬雜質(zhì)Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ等效真空蒸餾法提純稀土金屬鋱，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明雜質(zhì)總含量由ｌｌＭｐｗ，金屬雜質(zhì)Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｚｎ和Ｔｍ去除效果顯著。對(duì)于Ｌａ、

＂ＴｆｉｉｉｉＲ７?ｒ川?？?￣線丨蹈移動(dòng)乃＇向??圖１．３區(qū)域熔煉示意圖??１．２．４固態(tài)電遷移??固態(tài)電遷移法是基于原子在電場(chǎng)的作用下能夠有序地遷移的一種金屬提純方法。??固態(tài)電遷移提純效果直接受提純環(huán)境的影響，超高真空度或擁有足夠純凈的氣氛是提??純的基本要求。如圖１．４，固態(tài)電遷移過(guò)程中，雜質(zhì)原子在電場(chǎng)的作用下會(huì)向原料某??一端移動(dòng)，且電場(chǎng)強(qiáng)度越高，雜質(zhì)遷移速率越快。電流的通過(guò)會(huì)加熱料棒，因此最大??電場(chǎng)強(qiáng)度受限于料棒熱傳導(dǎo)能力，料棒直徑小，可增加比表面積以增加熱量的傳導(dǎo)，??從而可加大電場(chǎng)的強(qiáng)度。然而，減小料棒直徑會(huì)造成提純效率降低，而增加溫度獲得??更強(qiáng)的電場(chǎng)又受限于金屬熔點(diǎn)和蒸氣壓，因此固態(tài)電遷移具有效率低下的特點(diǎn)。??電子動(dòng)量?空穴動(dòng)量??ｆ?４－—＾－???■?雜質(zhì)?土??陰極?Ｂ?＿????陽(yáng)極??電場(chǎng)力??圖１．４固態(tài)電遷移理論雜質(zhì)分布圖??對(duì)于低蒸氣壓類(lèi)稀土金屬，其中最難去除的雜質(zhì)為氣體類(lèi)雜質(zhì)（０、Ｃ、Ｎ、Ｈ等）??及部分與被提純金屬蒸氣壓相近的金屬雜質(zhì)


本文編號(hào)：2902303