[发明专利]一种超高纯材料区域熔炼提纯的优化制备方法

权利要求书

1.一种超高纯材料区域熔炼提纯的优化制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立理论计算模型，根据目标纯度要求及所含杂质与原材料特性，计算出区域熔炼过程中每一道次的熔区长度；

(2)按照所述每一道次的所述熔区长度，控制所述区域熔炼过程进行提纯；

(3)按照所述目标纯度要求，重复步骤(1)和(2)，得到目标超高纯材料。

2.如权利要求1所述的优化制备方法，其特征在于，根据杂质元素在固相液相中的再分配规律，所述杂质的浓度表达式如下：

其中，n为提纯道次；k_i为杂质元素分配系数；在杂质元素分布时一般采用无量纲标准化长度，设L为标准化原材料棒长度,L＝1；Z为标准化的熔区长度，Z＝z/l，z为熔区长度，l为原材料棒长度；X为标准化计算位置，X＝x/l，x为所述计算位置距离开始端长度；

根据上述浓度表达式，利用模拟软件建立所述理论计算模型，在所述理论计算模型中输入所述杂质分配系数和所述提纯道次，使得X在0.15～0.85范围内的积分值达到最低值，得到的Z值即为所述标准化的熔区长度。

3.如权利要求2所述的优化制备方法，其特征在于，第一道次的所述标准化的熔区长度Z为0.7-1，第二道次的所述标准化的熔区长度Z为0.3-0.6，第三道次的所述标准化的熔区长度Z为0.2-0.3，第四道次的所述标准化的熔区长度Z为0.15-0.2，第五道次以及所述第五道次之后的所述标准化的熔区长度Z为0.05-0.1。

4.如权利要求2所述的优化制备方法，其特征在于，根据所述目标纯度要求和所述区域长度得到所述提纯道次，将所述原材料放置在坩埚中，将所述坩埚放置在石英管中，在真空或惰性气体流保护下将所述原材料熔化为长形材。

5.如权利要求4所述的优化制备方法，其特征在于，所述坩埚为高纯石英坩埚或石墨坩埚。

6.如权利要求4所述的优化制备方法，其特征在于，所述区域熔炼过程的熔区移动速度满足：

其中，f为所述熔区移动速度，m为杂质元素与待提纯元素相图中固液两相线斜率，G

为固液界面温度梯度，D为杂质元素扩散系数，k_i为杂质元素分配系数。

7.如权利要求6所述的优化制备方法，其特征在于，所述熔区移动速度f为0.6-2mm/s。

8.如权利要求4所述的优化制备方法，其特征在于，所述区域熔炼过程的熔区温度为T+40℃～T+80℃，其中，T为所述原材料的熔点。