《多組元矽液中典型雜質組元的熱力學性質研究》是依託昆明理工大學，由伍繼君擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多組元矽液中典型雜質組元的熱力學性質研究
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：伍繼君
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬進行多組元矽液中Fe、Al、Ca、B、P等典型雜質組元熱力學性質的研究。以Si-i二元系和Si-i-j三元係為基礎，通過溶解度平衡法測定矽液中典型雜質組元間的活度相互作用係數，並獲得組元活度係數與相互作用係數的關係式，研究第3組元j對第2組元i在矽液中溶解度和活度的影響規律。基於分子相互作用體積模型(MIVM)，計算Si-i和Si-i-j體系中典型雜質組元的活度、活度係數與相互作用係數。計算矽液中雜質組元的標準溶解函式、偏摩爾溶解函式、偏摩爾過剩函式及體系混合函式等熱力學性質。研究矽液中組元間的相互作用特性，探討雜質組元溶解對組元間作用力和相互作用係數的影響規律，建立多組元矽液中雜質組元與其熱力學性質間的關聯特性。旨在獲得矽液最基本的熱力學參數，為矽精煉過程中的套用基礎研究提供熱力學依據。
結題摘要
本研究通過採用分子相互作用體積（MIVM）模型、溶解平衡實驗對二元和多元矽基熔體中各組元的活度、活度係數、自身活度作用係數、第三組元對第二組元活度相互作用係數、溶解函式、分離係數以及飽和溶解度等熱力學性質進行了測定和計算。通過MIVM模型計算分別獲得了Si-Fe、Si-Al、Si-P和Si-B二元矽基熔體中雜質組元的活度、活度係數和自身互動作用係數的熱力學數據；Si-Fe-B、Si-Al-B和Si-Fe-Al三元矽基熔體中雜質組元的活度以及Fe對B和Al對B的相互作用係數熱力學數據；Si-Fe-P、Si-Ca-B和Si-Al-P體系中雜質組元活度、活度相互作用係數以及偏摩爾過量吉布斯自由能和溶解吉布斯自由能等熱力學數據；真空精煉過程矽中Zn、Sb、Mg、Mn、Cu、Sn雜質元素的活度係數與蒸發係數、揮發速率、氣液相平衡，鋁矽合金中鋁的分離係數和氣液相平衡圖，得到了這些數據隨溫度和元素含量變化的關係。本研究通過共存理論模型計算獲得了Si-Fe-P體系和Si-Fe-Ca體系中雜質組元活度相互作用係數和各組元等活度圖。另外，本研究還通過溶解平衡實驗，測定了Si-Fe-Al、Si-B-Fe、Si-B-Al、Si-P-Fe以及Si-Ca-Al各個體系中組元間的活度相互作用係數，並得到了各溶液中雜質組元分布狀態，與計算結果相互驗證。這些熱力學數據將為工業矽精煉提純過程的進一步工藝改進和效率提高提供重要的理論基礎，具有重要的理論依據。
