高纯铝单层晶体凝固提纯方法

摘要

一种高纯铝单层晶体凝固提纯方法属于铸造冶金领域。本发明在偏析法提纯纯铝或其他轻金属时，利用真空下的熔炼和保温，以及纯金属凝固时的结晶特点，在扁平结晶平台中，通过调整结晶槽中的铝液厚度、生长速度以及固液界面前沿的温度梯度，控制晶体生长为单层平行排列的胞状晶体，将溶质元素的三维复杂分布转化为近二维分布，有效控制杂质元素的排出。本发明降低了提纯过程中氧原子的侵入，有利于控制界面以平面推进，提高杂质元素的排除效率。在垂直生长方向上，并排的单个胞晶体纯度均匀，在生长方向上，杂质元素浓度分布更接近理论的情况，杂质元素大多富集于尾部，成型的铝锭为板状，可采用轧机刀具切断，减少了污染，提高了生产效率。

主权项

1、一种高纯铝单层晶体凝固提纯方法，其特征在于：在偏析法提纯纯铝时，在真空下将待提纯的4N精铝熔炼，熔炼完毕铝液温度达到指定温度后，打开熔化坩埚底部的柱塞，铝液注入到熔化装置下方的扁平结晶槽中，扁平结晶槽底部紧密配合有底部结晶水冷套和底部保温加热器组成的结晶装置，通过调节底部保温加热器的温度、底部结晶水冷套中水的流量以及牵引机构的拉伸速度，可以控制扁平结晶槽中铝液凝固速度以及固液界面前沿的温度梯度，调整结晶槽中的铝液厚度，可以使定向生长的胞状晶直径达到铝液的高度，在锭的横截面上形成单层粗大胞状晶粒的平行排列，从而将晶体的三维生长转化为二维生长；在晶体平界面生长条件下，杂质元素被有效地排挤到固液界面前沿，由于二维生长可以减少晶界的体积分数，抑制杂质在三维晶界陷落处的富集，所以能有效地将杂质元素推至凝固末端，通过切除锭末端去掉；结晶完毕的板状锭只存在轴向的晶体分布，厚度方向上只有一层晶体。