Experimental and thermodynamic assessment of the Al-Ca-Fe, Al-Ca-Si and Ca-Fe-Si systems

¹ Laboratoire de métallurgie structurale, URA CNRS 1107, Bât 410-413, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex, France.
² Société Pechiney-Électrométallurgie, laboratoire d'électrochimie de Chedde, 74190 Le Fayet, France.
³ Laboratoire de thermodynamique et de physico-chimie métallurgiques. URA CNRS 29, ENSEEG, BP 75, 38402 Saint-Martin-d'Hères, France.

Abstract

During the solidification of the metallurgical grade silicon ingot, the main impurities Al, Ca and Fe concentrate into binary, ternary or quaternary intermetallic compounds. The nature and volume fraction have a catalytic role in the synthesis of silicon. In order to determine the phase relationships in the Si-rich corner of the Al-Ca-Fe-Si system, two binary systems Al-Ca and Ca-Si for which a reassessment was required as well as the Al-Ca-Fe, Al-Ca-Si and Ca-Fe-Si systems were critically analysed and assessed.

Résumé

Lors de la solidification du silicium de qualité métallurgique, les impuretés principales Al, Ca et Fe se rassemblent dans des composés intermétalliques binaires, ternaires ou quaternaires. La nature et la fraction volumique de ces composés jouent un rôle de catalyseur dans la synthèse des silicones. Afin de determiner les domaines de phases dans le coin riche en silicium du système Al-Ca-Fe-Si, les systèmes binaires Al-Ca et Ca-Si ainsi que les systèmes ternaires Al-Ca-Fe, Al-Ca-Si et Ca-Fe-Si ont été analysés et les paramètres thermodynamiques ont été évalués de manière critique.