電子束熔煉提純金屬鎳的研究.pdf

1、鎳是重要的戰(zhàn)略儲備資源之一，高純鎳因其高塑形、耐高溫、耐腐蝕以及良好的機械性能在國民經(jīng)濟和航空航天的地位和作用日益突出，受到了科學(xué)研究者前所未有的高度重視。標(biāo)準(zhǔn)中高純鎳有不同的純度牌號，每個牌號的鎳都有相應(yīng)的應(yīng)用，且純度越高，其替代性越弱?，F(xiàn)有的高純鎳的生產(chǎn)方法有冰鎳氯浸出法、還原氧化鎳法、電解精煉法、鹽酸溶液體系電積法等，現(xiàn)有的生產(chǎn)方法因其成本高昂、前期建設(shè)成本大，科學(xué)研究者一直在探索更高效的高純鎳的制備方法。而電子束熔煉提純因其高真

2、空度、能量密度高、容易實現(xiàn)自動化控制被廣泛應(yīng)用于高純金屬的提純中，且在高純硅、高純金屬鉭、鈮、銥、鎢、鉬、鉿等高熔點金屬的提純中得到了很好的研究和實踐應(yīng)用。本文通過電子束熔煉手段利用雜質(zhì)蒸發(fā)作用和降束工藝誘導(dǎo)實現(xiàn)雜質(zhì)分凝去除純鎳中的雜質(zhì)元素，來實現(xiàn)鎳的進一步提純，本文研究結(jié)論如下:
　　(1)電子束熔煉提純金屬鎳得到的鑄錠，緩慢降束相對于立刻降束得到的鑄錠晶粒更粗大，且從底部到頂部貫穿，可見，緩慢降束有助于鑄錠形成粗大的柱狀晶;<

3、br>　　(2)同一功率下，隨著熔煉時間的增加，揮發(fā)性雜質(zhì)含量呈對數(shù)趨勢下降，基體鎳的質(zhì)量損失成線性增加。熔煉功率的增加，揮發(fā)性雜質(zhì)去除越快，鎳損失也越大。且電子束熔煉對于As、Cu、P、C元素去除效果明顯，其去除的反應(yīng)為一級反應(yīng)，且蒸發(fā)能力P＞Cu＞As，而對于雜質(zhì)元素Pb、Co無明顯提純效果;
　　(3)綜合質(zhì)量損失和雜質(zhì)的去除率考慮，選用12kW功率條件下，熔煉15分鐘為本實驗的最佳熔煉參數(shù)，且在該條件下，理論上純度由99.

4、89％提純到99.96％，實際純度達(dá)到99.94％其中As元素的去除率達(dá)到78.7％，Cu元素達(dá)到80.6％;
　　(4)后期降束工藝誘導(dǎo)分凝效應(yīng)對As、Cu、Pb、Co有明顯的效果，且雜質(zhì)元素均富集在鑄錠的底部。所以對于在蒸發(fā)過程中無法去除的Pb、Co元素可以通過降束工藝來去除。且Pb、Co的最大去除率為55.9％、24.5％。推導(dǎo)出As、Pb、Co的有效分凝系數(shù)分別為5.8、3.3、2.4，分凝效果大小關(guān)系為As＞Pb＞Co。