近日，在由上海大學、河北龍鳳山鑄業(yè)有限公司（簡稱龍鳳山鑄業(yè)）、冶金經(jīng)濟研究發(fā)展中心（簡稱經(jīng)研中心）、上海大學（浙江）高端裝備基礎件材料研究院（簡稱上善院）共同組建的PI（純鐵）項目團隊成員王林軍教授、徐閏教授的帶領下，該團隊成功制備出純度達到5N2的超純鐵（5N～6N）。這是繼該項目團隊于2021年制備出4N7高純鐵和2023年實現(xiàn)4N電解鐵產(chǎn)業(yè)化后的又一重大科技突破。
純鐵是重要的工業(yè)原料，純鐵的提純技術反映著一個國家的工業(yè)化發(fā)展水平。5N級超純鐵對材料的科學研究、技術創(chuàng)新、工程應用等有著重要意義，其制備工藝一直是世界級的科技難題，此前僅有日本、美國等發(fā)達國家在實驗室制備出5N級超純鐵。我國成功制備出5N級超純鐵標志著我國在鐵的提純方面躋身世界前列。
目前，我國大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的純鐵純度為99.0%~99.9%（2N~3N）。為攻克5N級超純鐵制備技術難關，2022年4月份，王林軍將已有的半導體材料提純技術與鐵的超純化相結合，提出了區(qū)熔法提純超純鐵方案。徐閏率領團隊經(jīng)過2年連續(xù)艱苦的科研工作，設計制造出國內(nèi)第一臺超高真空垂直浮區(qū)感應區(qū)熔爐。經(jīng)過大量深入細致的科研工作，他們進一步認識了鐵的提純規(guī)律和機理，形成系統(tǒng)的超純鐵的提純技術。PI項目團隊持續(xù)深入開展實驗工作，于2023年9月份采用電解—真空熔煉—真空垂直區(qū)熔3種組合方式首次生產(chǎn)出5N超純鐵。又經(jīng)過半年多的持續(xù)努力，該團隊于2024年3月份掌握了一致性優(yōu)異、穩(wěn)定可重復的提純工藝。經(jīng)第三方檢測，超純鐵樣品純度高達5N2（99.9992%），其中氣體雜質(zhì)元素含量（碳氮氧氫）僅為4.5ppm，其余元素含量總和為3.2ppm（包含其他所有GDMS可準確測量的73種雜質(zhì)元素）。
據(jù)悉，按照碳含量不同，將鐵分為生鐵、鋼和純鐵，其中將碳含量低于0.0218%的鐵稱為純鐵。與生鐵和鋼的性能不同，4N級以上的高純鐵和超純鐵具有優(yōu)異的軟磁性能、耐腐蝕性能、延展性能、熱性能和導電性能等，作為原材料使用可以顯著提高特種合金、高端特種鋼、半導體和非晶等材料的性能和品質(zhì)，從而促進航空、航天、電子、能源、半導體等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
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