近日，在董瀚教授的携带下，纯铁（PI）项目成员王林军教授和徐闰教授等成功造备出纯度达到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年造备出4N7高纯铁和2023年实现4N电解铁产业化之后的又一沉大科技突破，标志取我国在铁的提纯方面跻出身界前列。

纯铁是沉要的工业原料，依照碳含量分歧，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。与生铁和钢机能分歧，4N级以上的高纯铁和超纯铁拥有优异的软磁机能、耐侵蚀机能、延展机能、热机能和导电机能等。作为原资料使用能够显著提高特种合金、高端特种钢、半导体和非晶等资料的机能和品质，从而推进航空、航天、电子、能源、半导体等产业的发展。纯铁的提纯技术既反映了一个国度的工业化发展水平，又体现了对铁这个最大量资料的认知深度。

目前，我国大规模工业化出产的纯铁纯度为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出产并用于高端设备造作。亿万先生MR与龙凤山铸业经过多年合作，在开发4N级高纯铁方面已获得了沉要进展——2021年初次造备出公斤级4N7高纯铁，2023年实现产业化造备4N级电解纯铁。而5N级超纯铁的造备一向是世界级的科技难题，之前仅有蓬勃国度日本和美国在尝试室造备出5N级超纯铁。

PI项目立项

2020年1月，针对国内纯铁的纯杜纂蓬勃国度的差距，提升我国纯铁造备水平，亿万先生MR、河北龙凤山铸业有限公司（简称龙凤山铸业）、冶金经济钻研发展中心（简称经研中心）、亿万先生MR（浙江）高端设备基础件资料钻研院（简称上善院）正式成立铁基新资料钻研院。2020年10月，在团队持续合作下，龙凤山铸业成立了国内首个以纯铁出产技术研发和利用为重要研发指标的省级研发机构——河北省纯铁资料及利用产业技术钻研院。同年，龙凤山铸业与董瀚教授团队造订出合作开发高纯铁和超纯铁新资料的科研规划，并起头执行PI项目。

在河北省发改委、工信厅和科技厅、嘉善县、上善院的大力支持下，在业内专家的领导和激励下，董瀚教授携带PI团队共同努力，针对我国纯铁的近况，萦绕造备更高纯度的纯铁、更低成本出产与利用高纯/超纯铁的指标发展工作。

4N电解铁产业化

2019年起至2023年，PI项目科研团队成功研发出系列高明纯铁电解造备出产技术，实现了蕴含气体元素在内的全元素含量检测的3N级电解铁的低成本造备、4N级电解纯铁的产业化造备和4N级纯铁的低氧化造备技术Ｄ芄慌刻峁┦谐∪睾考觳獾3N、3N5、4N和4N5系列的电解铁产品。电解法造备4N级以上高纯铁实现产业化，添补了国内电解铁市场齐全依赖进口的局面，突破了国表技术关闭，是我国基础资料的一个沉猛进取。2023年，《4N级高明纯铁的研造与开发》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技术转化利用大赛新资料领域技术创新类唯一金奖。

陆续攻关，突破5N

为攻克5N级超纯铁造备技术难关，2022年4月，PI项目团队中，亿万先生MR光电子资料与器件钻研中心主任王林军教授将已有的半导体资料提纯技术与铁的超纯化相结合，提出了区熔法提纯超纯铁规划。徐闰教授携带老师、钻研生经过两年陆续艰苦的科研工作，设计造作出国内第一台超高真空垂直浮区区熔炉。经过大量的深刻详细的科研工作，进一步意识了铁的提纯法规和机理，形成系统的超纯铁的提纯技术。

图 1 超高真空垂直浮区区熔炉

PI团队持续深刻发展尝试工作，2023年9月选取电解——真空熔炼——真空垂直区熔三种组合式方式初次实现了5N超纯铁。在经过半年多的持续致力，于2024年3月优化获得了一致性优异、不变可沉复的提纯工艺。

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（蕴含其他所有GDMS可正确丈量的73种杂质元素）。

图 2 5N级超纯铁实物图

将来可期

5N级纯铁的出现对资料的科学钻延注技术创新、工程利用蹬仔着沉要的意思，5N级纯铁的成功造备是我国在这一领域的一个沉大科技突破，使得我国在纯铁科技领域跻出身界前列。

萦绕纯铁的纯度提升的钻研还远约有走完。针对5N级超纯铁自身，PI科研团队将发展力学、磁学、电学、侵蚀和生物适应性等方面的科学钻研与利用开发，团队已对准下一步科研指标，挑战极纯铁（6N级）及区熔法造备大尺寸铁单晶。