随着科技的飞速发展,人们对于工业产品的要求已不仅仅局限于功能了,其外观与质地成为人们的更高追求。作为物理化学性能优良、质轻、储量丰富,并且已经广泛应用于人们生活中的铝,越来越为人们所重视。与此同时,高纯铝作为高科技产品上大量应用的零部件原材料,也随着高科技产品的日渐普及,成为重要的功能材料,受到国内外铝行业的重视。而我国的高纯铝产业还在应用高耗能,低效率,落后的三层液法制备高纯铝,在偏析法制备法上不论装备水平与研究进程均落后于国外同行业。本文详细介绍了各种制备高纯铝的方法,分析对比了三层电解夜法与偏析法制备高纯铝的优劣。文中详细分析了偏析法制备高纯铝的原理：铝合金在熔化后会出现铝晶粒与杂质元素偏析的现象,杂质元素的偏析程度取决于其平衡分配系数。通过参考文献,得知A1中的杂质元素Fe和Si的含量超过所含所有杂质元素的80%,所以本文所提及分析的杂质元素都是指Fe和Si。文中还详细阐述了各个偏析法制备高纯铝方法的原理,并对比分析各种偏析法制备方法的优劣。定向凝固是使晶粒按照一定方向结晶的一种先进的凝固技术,若将偏析法与定向凝固技术结合起来,必然可以达到提纯高纯铝的目的。本文详细阐述了当今4种先进的定向凝固技术的方法原理,但是并不适用于提纯高纯铝。参考文献,得出经典的Bridgman法和O.C.C连铸法可以和偏析凝固结合起来应用,所以制定出上引法与下拉法的实验方案。本人通过参考文献,请教行业内专家,在锗单晶炉的基础上,改造成为第一套拉晶实验平台。该实验平台,通过PLC芯片联通红外测温系统与中频加热控制柜,实现对炉内温度的实时控制,保证固液界面的稳定生长从而保障胞状晶的正常形核、长大。利用该平台,笔者及所属团队成功提纯出4N级别的高纯铝,并摸索出该平台上提纯高纯铝的操作规程,其Fe、Si的提纯率达到理论上的最大值。在第一代实验平台上进行三个月的实验,发现了上引法有规避不了的实验误差,比如,拉晶杆要克服重力因素向上提拉,必然带来固液界面的扰动,影响胞状晶的正常生长；装备老化,加热炉室内气体气氛不易控制,避免不了熔液表面氧化皮的出现等等问题。所以,有必要设计制造采用下拉法的第二代偏析法提纯制备高纯铝的设备。在设计第二代提纯高纯铝设备时,着重考量了引锭头与水冷铜结晶器的设计,意在保障在拉晶过程中不会出现漏液的危险情况,也保障了整个拉晶过程的平稳。设计中增大高纯石墨坩埚尺寸,使得拉晶实验对工业生产有一定的指导意义；增加倾斜状的中频感应线圈,保证熔铝的效率和加热炉室内的温度梯度。考虑到其他部件在第一代设备上的稳定表现,本次设计时保留了这些部分。目前,第二代下拉法提纯高纯铝设备已经投入科研实验工作,运行情况稳定,下拉法提纯高纯铝实验正在顺利进行中。