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《通过真空蒸馏实现锡锌合金在大量分子相互作用模型下的分离的运用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、“(e122415)”录用修改稿”通过真空蒸馏实现锡锌合金在大量分子相互作用模型下的分离的运用KONGLing-xin(孔令鑫)1,2,3,YANGBin(杨斌)1,3,LIYi-fu(李一夫)1,2,3,XUBao-qiang(徐宝强)1,2,3,HANLong(韩龙)1,2,LIUDa-chun(刘大春)1,2,3,DAIYong-nian(戴永年)1(1.真空冶金国家工程实验室云南省有色金属真空冶金重点实验室云南省复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室（培育基地）昆明650093;2.昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093)摘要：锡锌二元态合金系统成分
2、的运动情况已通过大量分子相互作用的模型即(MIVM)中被预测出来。因为它的运动情况有可用的实验数据，它的计算价值也得到了一致认同，同时因为分子间相互作用模型（MIVM）有一个好的物理基础，用分子运动情况显示这个模型是稳定和可靠的。气液相锡锌合金在真空蒸馏条件下的活度系数已被计算出来。结果显示在气态时锡的含量为4.2×10-5wt%，而液态时在1073K时为90wt%，并且无论在气态还是液态，锡的含量都随着熔化温度的升高而增加。温度范围在973-1273k且压力范围在15-200Pa时，分子相互作用模型的结果得到合理解释，真空蒸馏的实验方法被用于处理锡锌合金。实验结果
3、显示，气态时锡的含量为5×10-4wt%，在蒸馏温度为1073k、保温时间100min以及真空度15Pa的条件下液态锡含量为90wt%。实验结果很好的与用分子间相互作用模型预测锡锌二元态合金系统的预测值相符合。关键词：真空蒸馏；分子间相互作用模型(MIVM);合金；分离1.序言锡锌合金的用途十分广泛。像锡和锌这样的合金元素通常被用于表面防护、涂料和种植进程材料。高纯度的锌被用来制作复合半导体，比如说，做蓝色发光二极管的ZnSe，做探测器的CdZnTe，做P型半导体添加剂和热电冷却设备的ZnTe等，都要求锌具有高纯度，即锌含量为m6N及以上。真空蒸馏被认为是一种最有效
4、且环保的金属分离和提纯方式，这种方式已经成功被应用于Pb-Ag合金,Pb-Sn合金的分离，以及很多高纯度金属，比如In,Te等的制备。真空蒸馏与耗时的结晶相比是更可行的，真空蒸馏在更短的时间实现了更高程度的净化和高产。曾经出现过一些通过名义上净化产量在低批量规模下的真空蒸馏来实现锌的净化的报告。二元液态合金的热力学性质对于了解合金的冶金过程来说是非常重要的。但是由于大量的测量是必要的，使得实验热力学研究非常耗时。此外，二元态系统的热力学数据的测定不仅需要精密的设备和精湛的技能，而且需要巨大的财政支持。因此，理论预测是获得合金热力学性质的一个重要且高效的方法。不同二元
5、态合金的热力学性质是从理论和实践中获得的，但是通过真空蒸馏分离锌锡合金的可利用数据仍然缺乏。这次研究的主要目的是在973-1273K的温度范围内通过真空蒸馏去观察锡锌合金的分离。首先，锡锌二元合金系统成分的运动已通过MIVM模型被成功预测，可以通过比较预测值和实验值来验证。其次，在真空蒸馏状态下，不同温度和条件下的锡锌合金的气液相平衡被计算出来了。最后，在真空状态条件下实现了锡锌合金的分离，并且MIVM的预测值和实验值也已经生效了。2.平衡阶段气液相平衡图10能够精确描述真空蒸馏过程中金属元素的分布。目前的研究通过计算气液平衡已经研究了i-j合金在气态和液态阶段之间
6、的关系。对于锡锌合金，在气态和液态阶段锌和锡的含量将分别用ωZn,g,ωSn,g和ωZn,l,ωSn,l来表达。然后在气态和液态阶段锌和锡的质量分数之间的关系分别用如下的关系式表示。ωZn,g+ωSn,g=1ωZn,l+ωSn,l=1当这两个阶段达到平衡时，气态阶段锡的质量分数与锌和锡的蒸汽压是相关的，关系分别如下这里,整理后，气态的锡的质量分数可以被表示为：ω,γ,P*,β分别表示质量分数，活度系数，饱和蒸汽压和分离系数。纯锌和锡在不同温度下下的饱和蒸汽压如表1所示T/K107311731273137314731573P*Zn/Pa3.10×1049.32×104
7、2.33×1055.08×1059.88×1051.76×106P*Sn/Pa8.11×10-51.38×10-31.51×10-21.16×10-16.79×10-13.17Table1不同温度下锌锡的饱和蒸气压ωSn,g–ωSn,l的关联图可以通过P*,γ计算出来，以及在具体温度下的一系列的ωZn,l/ωSn,l，那就是锡锌系统的气液平衡组成1.模型预测MIVM来源于统计热力学，仅使用两个无限稀释活度系数就能够预测一个多组分液体合金系统的热力学性质，γi∞,γj∞,更多细节从文学上来说是可利用的。以前的MIVM的预测工作效果有很好的稳定性和可靠性。根据MIV
