纯度99.9992% 嘉善制出超纯铁

　　近日，上海大学（浙江）高端装备基础件材料研究院（简称上善院）传来喜讯，由上善院、上海大学、河北龙凤山铸业有限公司、冶金工业经济研究发展中心联合组成的PI（纯铁）项目团队，成功制备出了纯度达到5N2的超纯铁，这也标志着我国铁的提纯技术跻身世界前列。

　　什么是超纯铁？上海大学、上善院教授徐闰介绍，按照碳含量不同，铁分为生铁、钢和纯铁，其中将碳含量低于0.0218%的铁称为纯铁，纯度在4N—6N级（99.99%—99.9999%）的纯铁称为高纯铁及超纯铁。

　　与生铁和钢的性能不同，4N级（99.99%）以上的高纯铁和超纯铁，具有优异的软磁性能、耐腐蚀性能、延展性能、热性能和导电性能等，作为原材料使用可以显著提高特种合金、高端特种钢、半导体和非晶等材料的性能和品质，从而促进航空、航天、电子、能源、半导体等产业的发展。

　　纯铁是重要的工业原料，其提纯技术反映着一个国家的工业化发展水平，纯铁制备工艺也一直是世界级的科技难题，此前，仅有日本、美国等发达国家在实验室制备出了5N级超纯铁，在我国，大规模工业化生产的纯铁纯度仅为2N—3N级（99.0%—99.9%）。

　　“想要制备超纯铁，无论是设备、技术还是工艺，都是一道道必须攻克的难题。”徐闰说。

　　2021年，作为嘉善县人民政府与上海大学合作共建的高能级创新载体，上善院正式入驻嘉善。带着“制备更高纯度纯铁”的目标，徐润和团队成员一头扎进了实验室。2022年4月，团队中的上海大学光电子材料与器件研究中心主任王林军将已有的半导体材料提纯技术与铁的超纯化相结合，提出了区熔法提纯超纯铁方案。随后，徐闰率领团队设计制造出了国内第一台超高真空垂直浮区感应区熔炉。2023年9月，PI项目团队通过电解—真空熔炼—真空垂直区熔3种组合方式首次生产出了5N级超纯铁。又经过半年多的努力，今年上半年，一项一致性优异、稳定可重复的提纯工艺正式出炉。

　　经第三方检测，经该提纯工艺制备出的超纯铁样品纯度高达5N2（99.9992%）。其中，气体杂质元素含量（碳氮氧氢）仅为4.5ppm（百万分之一），其余元素含量总和为3.2ppm。

　　徐闰表示，提纯研究依然任重道远，针对5N级超纯铁本身，他们还将开展力学、磁学、电学、腐蚀和生物适应性等方面的科学研究与应用开发，并准备向下一个科研目标“极纯铁（6N级）”发起挑战。