定向凝固提纯钆过程中金属杂质迀移规律的研究

发布时间：2020-12-07 00:46

　　定向凝固提纯技术在多晶硅、铝、铜等提纯领域得到了广泛研究和应用,且提纯效率高。本文针对金属钆中典型金属杂质如Ti、Fe、Al、Cu等现有提纯手段提纯效果有限、提纯效率低等问题,对定向凝固提纯金属钆技术开展了探索研究,主要研究结论如下:理论计算和分析表明:钆中Ti、Al、Fe、Cu、Mg和Mn的平衡分配系数分别为0.018、0.273、0.117、0.123、0.405和0.014,均小于1,因此定向凝固提纯金属钆具有理论可行性。通过不同定向凝固速率和凝固加热温度的研究,以及定向凝固金属钆的微观形貌分析,得到金属钆中金属杂质迁移和赋存形式规律及特征如下:在3μm/s凝固速率,对1350℃、1400℃和1450℃不同定向凝固加热温度的研究表明:定向凝固加热温度越高,杂质在熔体中的对流越强烈,去除效果越好。在1450℃,金属杂质Ti、Al、Fe和Cu的有效分配系数分别为0.021、0.297、0.355和0.275,Ti和A1接近于Scheil分布,表明其在熔体中混合均匀;Fe和Cu高于Scheil分布,在界面处富集,并形成了厚度大于5mm的溶质边界层;Mg和Mn等高蒸气压类金属杂质同时受蒸... 

【文章来源】：北京有色金属研究总院北京市

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

不同种类稀土金属的提纯方法

馏／升华??炼可以去除高蒸气压类挥发性金属杂质，而低蒸气压类金属杂质／升华法去除。真空蒸馏／升华与稀土金属的饱和蒸气压、熔点及。若金属在熔点以下蒸气压较高，并有足够大的蒸馏速率，则可点以上才能获得较高蒸气压，则采用蒸馏提纯。当蒸馏或升华土金属得到更大程度地净化；但蒸馏速率过快时，稀土金属或杂质元素快速蒸出，不利于提纯净化。??列出了单一稀土金属在溶点时的饱和蒸气压，由表可知，稀土金、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ和Ｙｂ）很易挥发，可以在低于１６００°ＣＴ蒸馈（或在１８５０°Ｃ下真空蒸馏提纯金属钆，研宄发现钆中气体杂质、高除效果显著，但对与Ｇｄ蒸气压相近的金属杂质Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ等效真空蒸馏法提纯稀土金属铽，实验结果表明杂质总含量由ｌｌＭｐｗ，金属杂质Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｚｎ和Ｔｍ去除效果显著。对于Ｌａ、

＂ＴｆｉｉｉｉＲ７?ｒ川?？?￣线丨蹈移动乃＇向??图１．３区域熔炼示意图??１．２．４固态电迁移??固态电迁移法是基于原子在电场的作用下能够有序地迁移的一种金属提纯方法。??固态电迁移提纯效果直接受提纯环境的影响，超高真空度或拥有足够纯净的气氛是提??纯的基本要求。如图１．４，固态电迁移过程中，杂质原子在电场的作用下会向原料某??一端移动，且电场强度越高，杂质迁移速率越快。电流的通过会加热料棒，因此最大??电场强度受限于料棒热传导能力，料棒直径小，可增加比表面积以增加热量的传导，??从而可加大电场的强度。然而，减小料棒直径会造成提纯效率降低，而增加温度获得??更强的电场又受限于金属熔点和蒸气压，因此固态电迁移具有效率低下的特点。??电子动量?空穴动量??ｆ?４－—＾－???■?杂质?土??阴极?Ｂ?＿????阳极??电场力??图１．４固态电迁移理论杂质分布图??对于低蒸气压类稀土金属，其中最难去除的杂质为气体类杂质（０、Ｃ、Ｎ、Ｈ等）??及部分与被提纯金属蒸气压相近的金属杂质


本文编号：2902303