克日，，在董瀚教授的率领下，，纯铁（PI）项目成员王林军教授和徐闰教授等乐成制备出纯度抵达5N2的超纯铁（5N～6N），，气体杂质元素含量为4.5ppm（百万分之一质量比），，其余元素含量3.2ppm，，铁的纯度高达99.9992%（5N2）。。。这是继项目团队2021年制备出4N7高纯铁和2023年实现4N电解铁工业化之后的又一重大科技突破，，标记着我国在铁的提纯方面跻身天下前线。。。
纯铁是主要的工业质料，，凭证碳含量差别，，将铁分为生铁、钢和纯铁，，其中将碳含量低于0.0218%的铁称为纯铁。。。与生铁和钢性能差别，，4N级以上的高纯铁和超纯铁具有优异的软磁性能、耐侵蚀性能、延展性能、热性能和导电性能等。。。作为原质料使用可以显著提高特种合金、高端特种钢、半导体和非晶等质料的性能和品质，，从而增进航空、航天、电子、能源、半导体等工业的生长。。。纯铁的提纯手艺既反应了一个国家的工业化生长水平，，又体现了对铁这个最大宗质料的认知深度。。。
现在，，我国大规模工业化生产的纯铁纯度为99.0%～99.9%（2N～3N）。。。龙凤山铸业已实现高纯生铁和超高纯生铁的工业化生产并用于高端装备制造。。。威廉希尔与龙凤山铸业经由多年相助，，在开发4N级高纯铁方面已取得了主要希望——2021年首次制备出公斤级4N7高纯铁，，2023年实现工业化制备4N级电解纯铁。。。而5N级超纯铁的制备一直是天下级的科技难题，，之前仅有蓬勃国家日本和美国在实验室制备出5N级超纯铁。。。
PI项目立项
2020年1月，，针对海内纯铁的纯度与蓬勃国家的差别，，提升我国纯铁制备水平，，威廉希尔、河北龙凤山铸业有限公司（简称龙凤山铸业）、冶金经济研究生长中心（简称经研中心）、威廉希尔（浙江）高端装备基础件质料研究院（简称上善院）正式建设铁基新质料研究院。。。2020年10月，，在团队继续协作下，，龙凤山铸业建设了海内首个以纯铁生产手艺研发和应用为主要研发目的的省级研发机构——河北省纯铁质料及应用工业手艺研究院。。。同年，，龙凤山铸业与董瀚教授团队制订出相助开发高纯铁和超纯铁新质料的科研计划，，并最先实验PI项目。。。
在河北省发改委、工信厅和科技厅、嘉善县、上善院的鼎力大举支持下，，在业内专家的指导和勉励下，，董瀚教授率领PI团队通力相助，，针对我国纯铁的现状，，围绕制备更高纯度的纯铁、更低本钱生产与应用高纯/超纯铁的目的开展事情。。。
4N电解铁工业化
2019年起至2023年，，PI项目科研团队乐成研发出系列高明纯铁电解制备生产手艺，，实现了包括气体元素在内的全元素含量检测的3N级电解铁的低本钱制备、4N级电解纯铁的工业化制备和4N级纯铁的低氧化制备手艺。。？？？？？梢耘刻峁┦谐∪睾考觳獾3N、3N5、4N和4N5系列的电解铁产品。。。电解法制备4N级以上高纯铁实现工业化，，填补了海内电解铁市场完全依赖入口的时势，，突破了外洋手艺封闭，，是我国基础质料的一个重大前进。。。2023年，，《4N级高明纯铁的研制与开发》项目荣获由工信部、科技部、国防科工局等九部委组织的第五届中国先进手艺转化应用大赛新质料领域手艺立异类唯一金奖。。。
一连攻关，，突破5N
为攻克5N级超纯铁制备手艺难关，，2022年4月，，PI项目团队中，，威廉希尔光电子质料与器件研究中心主任王林军教授将已有的半导体质料提纯手艺与铁的超纯化相连系，，提出了区熔法提纯超纯铁计划。。。徐闰教授率领西席、研究生经由两年一连艰辛的科研事情，，设计制造出海内第一台超高真空笔直浮戋戋熔炉。。。经由大宗的深入详尽的科研事情，，进一步熟悉了铁的提纯纪律和机理，，形成系统的超纯铁的提纯手艺。。。
图 1 超高真空笔直浮戋戋熔炉
PI团队一连深入开展实验事情，，2023年9月接纳电解——真空熔炼——真空笔直区熔三种组合式方法首次实现了5N超纯铁。。。在经由半年多的一连起劲，，于2024年3月优化获得了一致性优异、稳固可重复的提纯工艺。。。
经第三方检测，，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4.5 ppm，，其余元素含量总和为3.2 ppm（包括其他所有GDMS可准确丈量的73种杂质元素）。。。
图 2 5N级超纯铁实物图
未来可期
5N级纯铁的泛起对证料的科学研究、手艺立异、工程应用等有着主要的意义，，5N级纯铁的乐成制备是我国在这一领域的一个重大科技突破，，使得我国在纯铁科技领域跻身天下前线。。。
围绕纯铁的纯度提升的研究还远远没有走完。。。针对5N级超纯铁自己，，PI科研团队将开展力学、磁学、电学、侵蚀和生物顺应性等方面的科学研究与应用开发，，团队已瞄准下一步科研目的，，挑战极纯铁（6N级）及区熔法制备大尺寸铁单晶。。。
