[00847153]金属材料纯净化制备新技术

该项目属冶金和材料制备技术领域。其主要内容和特点包括：1)中间包电磁净化钢液技术高洁净钢的生产一直是中国钢铁工业面临的挑战性难题。该项目创新性地提出了利用电磁场优化中间包整体钢液流场和夹杂物运动轨迹，延长钢液在中间包中的平均停留时间，促进夹杂物上浮提高夹杂物去除效率的新思路。开发出中间包电磁净化钢液技术，并成功实现工业应用，将中间包脱氧能力提高3倍，铸坯中全氧含量较传统工艺降10-25%，铸坯延伸率提高10-20%，抗拉强度提高6-7%，D类细系夹杂含量较传统工艺最高降47.9%，D类粗系夹杂最高降34%的良好效果；新技术能与现有连铸工艺完全匹配，能实现难浇钢种的多连浇。这也是国内外首次提出采用电磁场总体调控中间包中钢液流场结构，最大限度去除钢液中非金属夹杂物的思路，并在国内外首次开展大规模的工业化试验。此外，该技术摒除了日本学者提出的利用离心力分离夹杂物的机制，这对提升不锈钢以及高合金钢的纯净度具有突破性指导意义。2)电磁场净化有色合金熔体技术有色金属及合金中的微细非金属夹杂物常因密度与熔体相差不大等因素，采用常规的重力手段难以去除。该项目利用夹杂物与金属熔体导电性的巨大差异，采用电磁浮力效应来高效去除夹杂物。成功开发出多种电磁净化新技术。通过研究，掌握了电磁场下金属熔体中夹杂物颗粒的运动规律，建立了夹杂物去除效率的理论模型，解决紊流恶化电磁分离效果问题，提出多层并联网络流道结构，巧妙解决净化深度和熔体处理量无法兼顾的难题。针对交变电流净化方案，创新性提出利用诱生流动协同电磁分离夹杂物的新思路；成功将电磁净化技术应用于纯铝、铝锡合金、铜及其合金的熔铸，夹杂物去除效率显著提高，生产的铝铸轧板可以用于PS板和双零级铝箔的母材；使铝锡合金铸坯延伸率提高一倍，抗拉强度提高10-20%；制备出高洁净、高致密、超低氧含量的铜材，性能远超日本、芬兰公司同类产品，已应用于微波炉磁控管、兰州粒子加速器、ITER项目等领域。电磁净化铝熔体技术和铜熔体的工业试验也是国内外最早的工业实践。磁场下电致相迁移技术电迁移提纯金属技术需要很高的电流密度，能耗高，效率低。该项目组提出利用静磁场来强化电迁移过程的新思路。结果表明，当磁场和电流平行施加于Al-Si、Bi-Mn等合金熔体时，凝固析出的初晶相颗粒将向阴极方向发生迁移；磁场强度和电流强度的增加均将促进相颗粒迁移速度的增加。而使相颗粒发生定向迁移所需的临界电流密度比传统电迁移小2-4个数量级，而临界磁场强度也仅需0.1T，这是国内外首次发现磁致电迁移相颗粒的新现象,并提出微涡流效应的新机制。该研究为高纯金属特别是稀土金属的精炼提供了一条全新的思路。研究成果在Acta Materia等上发表，受日本铁钢协会特别邀请在年度大会上报告。在相关的鉴定和验收会上专家认为该研究达到"国际先进水平"。上述技术的工业应用产生了显著的经济效益和社会效益。发表论文68篇(SCIE收录27篇)，授权专利20项，获"全国优秀博士论文奖"、冶金青年科技奖等6项荣誉，获国家、地方及企业委托项目二十余项。