电子束熔炼提纯金属镧过程中不同蒸发系数杂质迁移规律研究

来源 :中国稀土学会2021学术年会论文摘要集 | 被引量 : 0次 | 上传用户:snowwonsnow
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高纯金属镧在高新材料中应用广泛,是获得高性能存储器件、新型储氢、滤波器件、集成电路的关键原材料。本文针对稀土金属镧规模化提纯手段少,深度提纯难的问题,采用电子束熔炼和定向凝固两种提纯工艺结合,取得如下成果:(1)根据基体金属镧蒸发损失率随时间的变化关系,本文基于前人研究成果建立一种对电子束熔炼稀土金属温度的计算手段,得出30kW、40kW和50kW熔炼功率对应的温度分别是2378K、2410K和2460K;(2)理论计算镧中Fe、Mn、Li、Ni、Cu、Si等常见杂质蒸发系数,结果发现在2000-2500K的温度范围内,Fe、Mn、Li、Cu蒸发系数远远大于10,可充分被去除,而Ni和Si蒸发系数接近和远远小于1,蒸发去除困难;(3)理论计算结合实验,以Fe杂质作为研究对象,本文从动力学角度发现Fe杂质以单原子的形式被蒸发去除,去除过程符合一级动力学过程,去除速率受控于Fe原子在液态金属中的迁移速率;(4)针对低蒸发系数的杂质Ni和Si,理论计算发现其平衡分配系数分别是0.1465和0.3361,因此本文采用电子束降束工艺产生的定向凝固效果,成功去除该类杂质;(5)金属镧纯度从99%提升至99.95%以上。
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