纯金属制备技术的发展历史
金属材料发展史回顾
石器时代(5000年前)→青铜时代(1200年前)→铁器时代
三星堆博物馆位于全国重点文物保护单位三星堆遗址东北角，在四川省广汉市西部的鸭子河上，南距成都38公里，北距德阳26公里。它是中国大型现代主题遗址博物馆。1992年8月奠基，1997年10月正式开业。
挖掘过程
1.初始期间(1929 -1934)
1929年三星堆遗址真武村颜嘉远发现一个玉坑，出土玉器三四百件。
1931年，英国教士董一度四处奔走，使得1929年出土的玉器大部分归华西大学博物馆所有。
1932华西大学博物馆馆长葛提出广汉考古发掘的设想，并得到四川省政府教育厅的批准。
葛和都到达了广汉。
3月，葛和林在真武村附近清理玉坑，并试图在东西两侧挖壕沟。
2.初步调查和挖掘(1951年-1963)
1951年，四川省博物馆王嘉友、江殿超对三星堆、月亮湾进行调查，首次发现大型古遗址。
1958年，四川大学历史系考古教研组再次调查三星堆遗址。
1963三星堆遗址由四川省博物馆和四川大学历史系联合发掘。会议由著名考古学家、四川省博物馆馆长、四川大学历史系教授冯主持。
3.两坑发掘与古城再现(1980 -2005)
1980 ~1981年，三星堆遗址由四川省文物管理委员会和广汉县首次联合发掘，露出大面积的房屋基址。
1982 165438+10月~ 83 65438+10月，三星堆遗址第二次发掘，三星堆遗址首次发现陶窑。
1984年3月至2月对三星堆遗址进行了第三次发掘，在西泉坎发掘了龙山时代至西周早期的文化积淀，确定了三星堆遗址的上下限。
1984 65438+2月~ 1985 65438+10月，三星堆遗址第四次发掘，发现三星堆大堤为人工夯筑，首次提出三星堆遗址为蜀国都城的观点。
1986年3月至5月，四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所、四川大学历史系、广汉县联合对三星堆遗址进行了第五次发掘，发掘面积1200平方米，发现了大量灰坑和房屋遗存，将三星堆遗址的代限推到了5000年前。
1986 7月18当地砖厂在二次发掘区取土时发现了一个祭祀坑，挖出了玉器和石器。三星堆遗址第六次发掘。
1986 7月18四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所、广汉县联合发掘该祭祀坑，编号为一号祭祀坑。共出土青铜器、金器、玉器、琥珀、石器、陶器等器物420件，象牙13根。
8月14日，在一号祭祀坑东南约30米处发现二号祭祀坑。
8月20日，对二号祭祀坑进行了发掘清理，共出土铜、金、玉、石等珍贵文物1302件(含残片和可辨认个体)，象牙67根，海贝约4600枚。
1988 10三星堆遗址第七次发掘，试掘三星堆土脊，确定土脊为内城墙南墙。~1989 1月
1990 65438+10月至5月，三星堆遗址第八次联合发掘，在东城墙发现土坯，首次知道了三星堆古城墙的结构、夯击方法和年代。
3月召开三星堆遗址祭祀坑出土铜树修复方案论证会，对铜树进行预组合。
1991年65438+2月9日四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所联合发行。
~ 1992年5月三星堆遗址发掘，西城墙试掘确认。
1994 165438+10月四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所第十次发掘三星堆遗址，通过调查发现三星堆遗址南墙，并进行了试掘。
1996 10中日合作对三星堆遗址进行环境考古工作，主要项目是磁场。
~ 165438+10月雷达探测、红外遥感探测与摄影、卫星影像分析、微地貌调查、碳定年、花粉分析、硅质体分析、硅藻分析等。
1997 165438+10月四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所第十一次发掘三星堆遗址，对三星堆遗址仁盛砖厂墓地进行发掘。共发现墓葬28座，发现大量玉器工具。其中，具有良渚文化风格的“玉锥”的发现，引起研究者对三星堆玉器文化渊源的重新思考。
1999 65438+10月~四川省文物管理委员会、四川省文物考古研究所第12次发掘三星堆遗址月亮湾城墙，在城墙下发现大量龙山至商代早期的文化堆积，城墙被殷墟中的堆积所重叠，可以确定月亮湾城墙的年代为早期殷墟。
2000年6月5438+2月至2006年7月5438+0，由四川省文物管理委员会和四川省文物考古研究所对三星堆遗址进行了第十三次发掘。在颜嘉远发现了大量三星堆四期遗址的文化堆积，使人们对三星堆四期遗址的文化面貌和时代下限有了清晰的认识。
2005年3月，四川省文物管理委员会和四川省文物考古研究所对三星遗址进行了第十四次发掘。在管青山发现了一座大型夯土建筑的地基。
后续工作(2005年至今)
目前，三星堆遗址考古工作站正在全力整理三星堆遗址综合报告。
这项工作预计将于2008年初完成。
问题:“贱金属”可以改成“贵金属”吗？
金和银因其美丽而稀有的颜色而被称为“贵金属”，而其他金属则相应地被称为“贱金属”。
炼金术，希望通过一定的工艺将贱金属转化为贵金属，客观上促进了材料科学的发展。在随后的1000多年里，人们积累了一些材料制备的经验，为19世纪以后材料科学的形成和发展奠定了基础。
几位著名的“炼金术士”摩尔、波义耳和牛顿。
1711年，英国出现了一座高六米，边长2.5米见方的高炉，日产铁六吨。1856英国人亨利？贝塞尔首先从铁中提炼出钢。
炼丹术重在实际操作，这方面的技术确实对后代有益。现代化学中使用的许多设备和技术都是由此发展而来，一些炼油技术、净水技术、合成橡胶以及制药技术中一些现代材料的制造都与它密切相关。
从19世纪末到20世纪中叶。
低合金高强钢→超高强钢→合金工具钢→高速钢。
不锈钢→耐热钢→耐磨钢→电工钢。
铝合金→铜合金→钛合金→钨合金→钼合金
金属材料在材料家族中仍然占据主导地位。
主要优势:
1，金属材料机械性能全面，可靠性高，使用安全；
2、具有良好的温度范围；良好的工艺性能；
3.储量丰富，适合大规模应用。
钢铁材料
自工业革命以来，钢铁一直是人类使用的最重要的材料，是国家工业化的基础。钢铁的生产能力是一个国家综合实力的重要标志。目前，世界钢产量仍在逐年增加。
中国钢铁工业协会秘书长齐向东说，2005年，钢铁工业要把严格控制固定资产投资作为首要任务，同时进一步提高钢铁工业的质量和效益。
钢铁工业的发展趋势
产品结构正在发生变化:板材、管材、带材等高附加值产品比重大幅提升。
产业集中度进一步提高:钢产量500万吨以上的企业由13家增加到15家，占全国钢产量的45%。
主要应用领域:钢铁材料作为工业中最重要的材料，其主导地位在未来很长一段时间内都不会动摇。
动力系统:工业锅炉、换热管、大型转子和叶轮等。
汽车工业:主要结构件、车床和机械工业。
铁路和桥梁，船舶和海上钻井平台，武器工业:坦克，大炮，火器。
石油开采机械和石油管道，化工压力容器，建筑钢筋和框架，
有色金属
有色金属材料是金属材料的重要组成部分。虽然其产量仅为钢材的6%，但有时却以其独特的性能发挥着不可替代的作用。
铝合金:最重要的轻金属合金，密度低(2.7g/cm3)，耐大气腐蚀，导电性好，比强度高，加工性能好。它是航空工业和各种工业领域的重要结构材料。
钛合金:密度低(4.5g/cm3)，强度高，耐高温，耐腐蚀，在航空航天等工业领域有重要应用。
镁合金:密度仅为1.7g/cm3，比强度高，减振能力强，在航空航天领域占有重要地位。
铍合金:密度1.8g/cm3，比刚度高，尺寸稳定，惯性小，比热高，用于惯性导航和航空航天低重量刚性零件，可用于热沉和飞机机头；中子反射截面高，用于原子能反应堆的反射层。
铜合金:用于机械、仪器、电机、轴承、汽车等行业。
锌合金:用于电池锌板、照相和胶印制版、模具和仪器零件。
镍合金:工作温度可达1050℃，用于航空、火箭发动机、反应堆中的高温部件。
锰合金:良好的减振性，用于潜艇螺旋桨、钻杆等。
铅合金、锡合金:用于保险丝、熔丝、焊料等。
钨合金:熔点3407℃，密度高(19.3g/cm3)，可用于大威力穿甲弹。
钼合金:熔点为2610℃，在1100-1650℃具有较高的比强度。
铌合金:熔点2477℃，用作飞机和宇宙飞船推进系统的高温材料。
金、银、铂、钯、铑、铱等。:化学惰性好，色泽艳丽，长期不褪色，可用作装饰品、电子电路引线、精密电阻、热电偶等。
金相学的发展史
虽然金属材料在人类社会的使用历史非常悠久，但是在很长一段时间内，金属材料的相关技术只停留在手工阶段，掌握相关技术的人只能称之为工匠。原因是他们只有经验，不了解金属材料的本质。
1861年，一个英国人，Shoby，首先用光学显微镜研究了金属的微观结构，对金属的微观结构有了初步的认识，从而创立了一门新的学科——金相学。
1905 X射线用于金属研究，发现了金属原子排列的规律性。
冶金学诞生了
人类对金属内部微观结构的认识更进一步，发现了很多科学规律，解释了很多过去不理解的现象。
电子显微镜的出现使人们能够更详细地了解金属的内部结构，对其微观世界的认识向前迈进了一大步。
近20年来，各种电子显微分析设备研制成功，人们已经可以看到材料中原子的排列方式，使金属材料的研究进入了一个全新的阶段。
不断探索新的功能:高温合金、钛合金、金属间化合物、阻尼合金、超导合金、形状记忆合金、储氢合金、纳米金属材料、非晶态金属材料。
无定形金属
1960年，美国加州大学Duwez小组首次通过快冷技术获得非晶合金)Au70Si30，发现非晶合金具有许多常规合金无法比拟的优点。
它具有最高的强度，最好的韧性，最耐腐蚀，最容易磁化。
无定形结构:晶体和无定形都是真正的固体。晶体是长程有序的，晶体中原子的平衡位置是平移周期阵列。非晶晶体是长程无序，短程有序，原子排列是非周期性的，也称为金属玻璃。
玻璃化转变的动力学性质与冷却速率有关。随着冷却速率的增加，玻璃化转变温度降低。
为了冻结原子以保持非晶固体的位移，必须满足原子弛豫时间(T)大于实验冷却时间。
与能量最低的热力学平衡态的晶相相比，非晶态固体处于亚稳态。
金属玻璃一旦形成，几乎可以持续无限长的时间。
结晶的基本过程:成核和生长。
C曲线中开始结晶的时间决定了产品的状态。
两个方向:降低临界冷却速度和发展快速冷却技术。
无定形的结构特征:
(1)非晶态是一种亚稳态，是在一定条件下形成的，所以在一定条件下会转化为晶态，在转化为晶态的过程中成核率高，所以可以得到非常细小的晶体，在很多条件下可以形成一些过度的结构。
(2)非晶合金中没有位错、相界和晶界，没有第二相，可以说是没有晶体缺陷的固体。
(3)原则上可以获得任意成分的均匀合金相，因此大大拓宽了合金材料的范围，可以获得结晶合金无法获得的优越性能。
非晶态合金的性能:
(1)特殊物理性质:优异的磁性是许多非晶合金的突出特点。具有软磁性能的合金容易磁化，一些非晶永磁合金经过部分晶化后性能有了很大的提高。非晶合金还具有更高的电阻率，密度比晶态合金低1-2%，原子的扩散系数高一个数量级，热膨胀系数约为晶体的一半。
(2)优异的耐腐蚀性:由于其结构更加均匀，腐蚀时不易形成微电池，因此具有更强的耐腐蚀性。比如在FeCl3 _ 3溶液中，钢是完全无腐蚀的，而铁铬非晶合金基本无腐蚀。在硫酸中，铁铬非晶的腐蚀速率是不锈钢的千分之一。铬的主要功能是形成富铬钝化膜。
(3)优异的力学性能:非晶合金中原子间的键比普通晶体中的键强，没有位错等晶体缺陷，因此具有极高的强度。如4340超强度钢的断裂强度为1.6GPa，而非晶Fe80B20合金的断裂强度为3.63GPa，Fe 60 Cr 6 Mo 6 Ba 28的断裂强度为4.5GPa，非晶合金除了强度高外，还具有良好的韧性和延展性，硬度高，耐磨性好。
无定形的应用
新一代变压器铁芯不仅易磁化，而且电阻高，可以大大降低涡流。如Fe81B13.5Si3.5C2、Fe82B10Si8等铁基软磁材料的磁损耗是普通硅钢片的1/3-1/5，能耗高。
由于难以使块体非晶化，其应用也受到限制，但可作为复合材料的增强体。强度高、耐海水腐蚀的铜基非晶合金可用作制造潜艇的材料，部分铁基非晶合金可用作快中子反应堆的化学过滤器。
高纯金属是多种现代高新技术的综合产物。虽然“高纯物质”的名称出现在20世纪30年代，但高纯金属的研究和生产在二战后才被提上重要日程。首先，原子能研究需要一系列高纯度金属。然后，随着半导体技术、航空航天、无线电电子等的发展，对金属纯度的要求越来越高，极大地促进了高纯金属生产的发展。
纯度对金属有三层含义。首先，金属的某些性质与其纯度密切相关。纯铁是软的，含有杂质的铸铁是硬的。另一方面，杂质是非常有害的。大多数金属因有杂质而易碎。对于半导体来说，极少量的杂质就会引起材料性质非常明显的变化。锗和硅甲中含有微量的M、V元素、重金属、碱金属等有害杂质，会严重影响半导体器件的电性能。其次，纯度研究有助于明确金属材料的结构敏感性、杂质对缺陷的影响等因素，从而为开发具有预定材料性能的新材料设计创造条件。第三，随着金属纯度的不断提高，金属的潜在性能会进一步显现出来，比如普通金属被认为是所有金属中最脆的金属。但在高纯度时，被子会出现低温塑性，在超高纯度时，会出现高温超塑性。超高纯金属潜在性能的发现可能会开辟新的应用领域，在材料科学方面开辟新的突破，并为高技术的推广铺平道路。
金属的纯度是相对于杂质而言的，杂质广义上包括化学杂质(元素)和物理杂质(晶体缺陷)。但物理杂质的概念只有在金属纯度极高时才有意义，所以生产中仍以化学杂质的含量作为评价金属纯度的标准，即以主要金属减去总杂质含量的百分比来表示，通常用n(九的第一个字母)来表示。比如99.9999%写成6n，99.99999%写成7N。此外，半导体材料的纯度还表现为载流子浓度和低温迁移率。金属纯度用剩余电阻率RRR和纯度等级r表示，国际上对纯度的定义没有统一的标准。一般来说，理论上的纯金属应该是纯净的，完全不含杂质，具有恒定的熔点和晶体结构。但从技术上来说，任何金属都不可能达到没有杂质的绝对纯度，所以纯金属只有一个相对的意义，只是说明了目前技术上可以达到的标准。随着净化水平的提高，金属的纯度也在不断提高。比如过去高纯金属的杂质是10-6(百万分之一)，而超纯半导体材料的杂质达到10-9(十亿分之一)，逐渐发展到10-12(万亿分之一)。同时，每种金属的提纯难度不同。比如在半导体材料中，9N以上称为高纯，而难熔金属钨，比如6N就是超高纯。
高纯金属的制备通常分两步进行，即提纯(初步提纯)和超提纯(最终提纯)。生产方法大致可以分为两类:化学提纯和物理命名。为了获得高纯度的金属并有效去除难以分离的杂质，往往需要将化学提纯与物理提纯相结合，即在物理提纯的同时，也进行化学提纯。例如，当硅在无坩埚区熔化时，氢可以用作保护气体。如果在氢气中加入少量的水蒸气，水会与硅中的硼发生反应，通过物理提纯无法去除的硼就可以被去除。又如真空烧结用于提纯钽、铌等高熔点金属时，为了脱碳，有时需要准备比化学计量稍过量的氧气或一定量的碳进行脱氧。这种方法也叫化学物理提纯。
一.化学提纯
化学提纯是制备高纯金属的基础。金属中的杂质主要用化学方法去除。除了通过化学方法直接获得高纯度金属外，提纯后的金属还常被制成中间化合物(氧化物、卤化物等。)，通过蒸馏、精馏、吸附、络合、结晶、歧化、氧化、还原等将其纯化至高纯度。，然后还原成金属，例如锗、硅、四氯化锗、三氢氧化硅和硅烷(Si)。化学提纯方法有很多种，常见的列于表1。
表1:常见的化学纯化方法
第二，物理净化
物理提纯主要利用蒸发、凝固、结晶、扩散、电迁移等物理过程去除杂质。物理提纯方法主要有真空蒸馏、真空脱气、区域熔炼、单晶法(见半导体材料章节)、电磁场提纯等。此外，还有太空无重力熔融提纯法。
真空条件在物理净化中非常重要。高纯金属的精炼和提纯一般在高真空和超高真空(10-6-10-8Pa)下进行。真空在冶金过程中的重要作用有:①为与气态产物的冶金反应创造有利的化学热力学和动力学条件，使常压下难以将杂质与主金属分离的冶金过程在真空条件下得以实现；(2)降低气体杂质和挥发性杂质在金属中的溶解度，相应降低它们在主要金属中的含量；(3)降低金属或杂质挥发所需的温度，提高金属与杂质的分离系数；(4)减少或避免金属或其他反应物与空气的相互作用，避免气相杂质对金属或合金的影响。污染。因此，真空熔炼(真空感应熔炼、真空电弧熔炼、真空电子束熔炼)、真空蒸馏、真空脱气等许多提纯方法都必须在真空条件下进行。
1真空蒸馏
真空蒸馏是利用主金属和杂质在同一温度下的蒸汽压和蒸发速度的差异，在真空条件下控制适当的温度，使某些物质选择性挥发和选择性冷凝，从而提纯金属的方法。这种方法主要用于提纯一些低沸点金属(或化合物)，如锌、钙、镁、镓、硅、锂、硒和碲。随着真空和超高真空技术的发展，特别是冶金高温，
蒸馏的主要过程是蒸发和冷凝。在一定温度下，所有物质都有一定的饱和蒸汽压。当物质在大气压下的分压低于其在该温度下的饱和蒸发量时，该物质将继续蒸发。蒸发的条件是不断给被蒸发的物质供热，排出产生的气体；冷凝是蒸发的逆过程，气态物质的饱和蒸汽压随着温度的降低而降低。当气态组分的分压大于其在凝结温度下的饱和蒸汽压时，这种物质凝结成液相(或固相)。为了将冷凝过程进行到底，冷凝释放的热量必须及时排出。影响减压蒸馏提纯效果的主要因素有:①蒸气分压和各组分分压差越大，分离效果越好；(2)蒸发和冷凝的温度和动力条件。一般来说，温度的降低可以增大金属和杂质蒸汽压的差距，提高分离效果；③原金属中杂质含量越低，分离效果越好；④金属与蒸发冷凝物质的相互作用要求蒸发冷凝物质的饱和蒸汽压最低；⑤金属残余气体的相互作用；⑥蒸馏装置的结构；⑦真空蒸馏有两种:增壶型和扬壶型。一般来说，金属熔体在非增壶蒸馏中是被电磁场悬浮的(见图1)。蒸馏工艺请参考上述元素的提炼工艺。
图1:无坩埚蒸馏装置
1—送料机构；2-待提纯的金属；3-挡板；4-阴极；5-冷凝器；
6-隔热罩；7-金属收集器；8-真空；9—真空泵装置
2.真空除气
真空脱气是指在真空条件下从金属中去除气体杂质的过程。事实上，它降低了气体杂质在金属中的溶解度。根据Sieuwerts定律，恒温下双原子气体在金属中的溶解度与气体分压的平方根成正比。因此，提高体系的真空度就相当于降低了气体的分压，即降低了气体在金属中的溶解度，一些超过溶解度的气体杂质就会从金属中逸出而被除去。以粉末的真空热处理为例。在高真空(2.5-6μPa)条件下，粉末水分在100-200℃急剧挥发，氢化物在600-700℃分解逸出。碱金属及其化合物在1100-1600℃挥发，大部分铁挥发。2300℃时，氮气挥发逸出。相对于对金属亲和力更大的氢和氧，通过加碳脱氧(“C”+“O”= CO↑)和上述杂质金属低价氧化物MeON来去除。真空脱气广泛用于提纯高熔点金属，如钨、钼、钒、铌、钽和铼。
3.区域熔化
区域熔炼是一种深度提纯金属的方法。其实质是通过对狭长的铸锭进行局部加热，形成一个窄熔化区，通过移动加热，窄熔化区沿着铸锭沿一定方向缓慢移动。利用固体和液体之间相同的平衡浓度差，在反复熔化和凝固过程中，杂质被分离成固体或液体，然后被除去或重新分配。熔化区通常由电阻、感应或电子束加热。下图显示了锗的熔化。
图2:锗的区域熔炼提纯示意图。
区熔广泛用于半导体材料的钨、钼、钽、铌等光亮高熔点金属的提纯，也用于铝、镓、锑、铜、铁、银等高纯度金属的提纯。对于含有约1x 10-3%杂质的锗，经过6次区域提纯后，高纯锗的杂质浓度可降至1x10-8%。五区熔炼后，钨单晶可由40提高到2000。
4.电迁移净化
电迁移是指在电场的作用下，金属和杂质在某一方向上迁移或扩散速度的差异而产生的分离。它是一种新开发的金属深度净化方法，其特点是对间隙杂质(特别是氧、氮、碳等)分离效果好。)，但目前仅用于少量金属的提纯。结合其他提纯方法，可以获得超高纯金属。
当棒状样品通电时，母体金属和杂质离子会按一定方向移动，离子的漂移速度为:V = UF。
其中v是离子漂移速度；u是离子迁移率；f是作用在离子上的外力，是电场作用的。以及通过导电电子的散射作用在离子上的力。这些力与离子的有效电荷数有关。根据母离子和杂质离子的电荷数不同，扩散和漂移速度不同，达到分离的目的。
5.电磁场净化
高熔点金属在电磁场作用下的深度净化技术被越来越多的采用。电磁场不仅限于搅拌熔融金属，更重要的是可以使熔融金属在结晶过程中获得均匀分布的结构缺陷和细化晶粒结构。当半导体材料被拉成单晶时，在定向晶化过程中熔体存在温度波动，会导致杂质的分层分布，小的恒定磁场就足以消除这种温度波动。在多相体系结晶过程中，第二相可以通过电磁场定向析出，生成类似磁性复合材料的各向异性结构。电磁场也用于悬浮熔炼，此时电磁场起能量支撑和搅拌作用，第二相(氧化物、碳化物等。)是通过蒸发杂质来提纯的。由于不存在与容器接触造成的污染问题，因此被广泛用于提纯几乎所有高熔点金属，如钨、钼、钽、铌、钒、铼、锇、钌、锆等。
6.净化方法的综合应用
每种提纯方法都是利用金属与杂质元素的某种物理或化学性质的差异来达到提纯的目的。例如，真空蒸馏利用金属和杂质的饱和蒸汽压和挥发速度之间的差异。区熔是利用固相和液相的溶解度差异对杂质进行提纯和分离，所以每种方法都有一定的优点(对某些杂质分离效果好)和缺点(对另一些杂质分离效果差)。即使是同样的净化方法，由于金属的性质不同，净化效果也相差很大。比如区域熔炼对高熔点金属有很好的净化效果，但对某些稀土金属净化效果不理想。为了达到金属深度净化的效果，一般需要综合应用多种净化方法。在这方面，以合理的组合和顺序使用所有方法是非常重要的。通常将电子束熔炼或蒸馏与区熔或电迁移相结合，即先进行电子束熔炼或蒸馏提纯，再以区熔或电迁移提纯作为最终的提纯手段。以棉被为例，为了获得超高纯度的铍，最好经过多次蒸馏提纯，然后真空熔炼，最后进行区域熔炼或电迁移提纯。经过这样的提纯，铍单晶的纯度可以达到99 .999%。制备超纯锗时，一般先用化学方法去除磷、砷、铝、硅、硼等杂质，再用区熔法提纯，得到电子级纯锗；最后，13N的纯度要求只能通过多次拉晶切割才能达到。下表显示了通过组合各种方法提纯铼的效果。
表2:不同提纯方法对铼提纯的影响。
7.空间条件下金属的提纯。
太空的发展为提纯金屑创造了新的机会。太空中的超高真空(约10-10pa)、超低温和基本零重力为金属提纯提供了优越的条件。在这种条件下，液态金属中不会有对流，结晶过程中杂质的分布将只具有纯扩散性质。不需要坩埚熔化金属，超高真空特别有利于杂质的挥发和脱气。这些是通过熔化、蒸发和区域熔化提纯化学活性金属和半导体材料的理想条件。以提纯锗为例，锗在地球上垂直熔化时，杂质作物的分离系数为0.1/0.15，在太空时为0.23/0.17。在无重力条件下拉制的晶体的完整性比在重力条件下好得多。以锑化铟为例，其位错密度比仅为重力下的1/6。因为液态金属在宇宙中的表面张力系数很大，所以在宇宙中用无坩埚区熔法制备高纯度、高完整性的单晶是肯定的。此外，超低“宇宙”温度也有很好的应用前景。
本文附图参考:/zy/2008/0706/article _ 202.html。