凝固速度对工业硅中典型金属杂质赋存状态及其偏析规律的影响

宋向阳¹，文建华²，马文会^1,2,3，魏奎先^1,3，谢克强^2,3，伍继君^1,3，雷云³

1. 省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室2. 昆明理工大学真空冶金国家工程实验室3. 昆明理工大学冶金与能源工程学院

摘 要：针对工业硅凝固过程中杂质的富集与偏析行为,通过控制工业硅凝固过程的凝固速度,研究了工业硅中杂质的微观结构和分布规律.实验结果表明:凝固速度为2℃/min时,硅中杂质主要以FeAlSi、FeSi₂、Si₂Ti₂V形式在晶界上富集;凝固速度4℃/min时,杂质主要以FeTiSi和VSi₃形式存在.在此基础上,对比分析了凝固速度对工业硅中杂质偏析行为的影响规律,发现Ti和V的析出数量和析出比例受Si、Al、Fe三种元素析出量的影响:当Al的析出量小时,Ti和V的析出量增加,当Si与Fe的析出比Si∶Fe从4∶1变为6∶1时,Ti和V的析出比减小;Mn在工业硅中的扩散比较均匀,偏析量较小且未超过1%,不受凝固速度的影响.

关键词：工业硅;偏析;凝固速度;微观结构;