ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Получение монокристаллического молибдена из "Молибден в ядерной энергетике " В настояш,ее время известны три группы методов выращивания монокристаллов тугоплавких металлов, их сплавов и соединений [21, 25, 125, 126]. Их можно классифицировать в соответствии с агрегатным состоянием вещества, из которого формируется монокристалл а) выращивание монокристаллов из газовой фазы б) выращивание монокристаллов в твердой фазе в результате деформации и рекристаллизации в) выращивание монокристаллов из расплава. [c.80] Первая группа методов основана на использовании химических транспортных реакций и характеризуется тем, что кристаллизация осаждаемого металла в этом случае осуществляется из паров его галоидных соединений (иодидов или хлоридов). Для получения монокристаллов молибдена используются преимущественно, хлориды (см. главу V). В общем дислокационный механизм роста кристаллов из газовой фазы сводится к спиральному присоединению атомов на ступеньке, образованной винтовой дислокацией [21, 77, 125], и в зависимости от режима осаждения позволяет получить поли- и монокристалли-ческие осадки. Скорости химических процессов осаждения металлов в молекулярном, кинетическом или диффузионном режимах очень велики и не зависят от механизма массообмена. Характер кристаллизации и скорость роста кристаллов осаждаемого металла в основном определяется относительным пере-насыш,ением газовой фазы. Осадки в виде высокочистых монокристаллов растут при малых степенях пересыщения газовой фазы, в то время как средние степени пересыщения обеспечивают рост массивных поликристаллов. При высоких степенях пересыщения образуются порошки посредством гомогенного зарождения в газовой фазе. [c.81] Вторая группа методов получения монокристаллов молибдена основана на рекристаллизационном отжиге металла, деформированного предварительно на несколько процентов (1—10%). Сущность метода состоит в том, что одно из рекри-сталлизованных зерен в металле растет значительно быстрее за счет соседних. Образованию монокристалла во всем объеме исходного поликристалла при этом способствует создание градиента температур вдоль оси образца, а также термоциклиро-вание [25, 102]. В сильнодеформированном молибдене (на 70% и более) наблюдается аномальный рост зерен в процессе вторичной рекристаллизации, особенно, если имеется четко выраженная текстура деформации. Образованию монокристаллов в сильнодеформированном молибдене способствует создание достаточно большого подвижного температурного градиента по направлению деформации. В этом случае сильно активизируется миграция границ растущих зерен. Таким образом, например, можно получать монокристаллические молибденовую и вольфрамовую проволоки [113]. [c.81] Сталлов следует отнести трудность получения монокристаллов с заданной формой и кристаллографической ориентацией. [c.82] Суть второго метода заключается в последовательном медленном перемещении узкой расплавленной зоны вдоль металлического образца, представляющего собой вертикально установленный стержень. При изготовлении монокристаллов из тугоплавких металлов нагрев зоны жидкого металла осуществляют электронным пучком в вакууме. Металл из расплавленной зоны не вытекает, если его поверхностное натяжение больше гидростатического давления. Чем уже зона и чем меньше плотность металла, тем большего диаметра монокристалл можно вырастить таким способом. В настоящее время этим методом выращивают монокристаллы молибдена диаметром до 25 мм на установке, схема которой показана на рис. 4.4. [c.83] Сорт молибдена Массовое содержание газовых примесей, % j Механические свойства при растяжении Твердость Ив. кгс/мм Температура начала Температура перехода. [c.84] Авторы работы [79] выбрали для сравнения монокристаллы электронно-лучевой зонной плавки после двух проходов, так как рафинирование молибдена от наиболее вредных для него примесей внедрения происходит, главным образом, именно при первых двух проходах зоны [190]. Эффективность очистки может быть повышена наложением на рафинируемый образец постоянного электрического поля вследствие лучшего перемешивания жидкой зоны и применением достаточно высокочис того исходного материала, используемого для переплава. [c.85] Таким образом, возможность многократной перекристаллизации монокристаллов при электронно-лучевой зонной плавке с плавающей зоной позволяет получить металл значительно более высокой степени чистоты. Монокристаллы, получаемые плавкой в вакууме, могут загрязняться углеродом из-за разложения углеродсодержащих масел, обычно попадающих в вакуумную систему вследствие применения паромасляных насосов. Поэтому для повышения очистки целесообразно зонную плавку молибдена проводить в безуглеродной вакуумной среде. По данным масс-спектрометрическо го анализа, применение без-масляных средств откачки резко уменьшает количество углеродсодержащих соединений в системе [59]. [c.86] Одним из возможных путей получения крупных монокристаллов молибдена является периферийная зонная плавка [80]. Для выращивания монокристаллов большого диаметра этим способом на маточный монокристалл (зонной электронно-лучевой плавки) меньшего диаметра навивается чистая молибденовая проволока или -наращивается периферийный слой с использованием гидростатического преооования химически чистых порошков с последующей зонной электронно-лучевой проплавкой наращенной части [80, 82]. Основной особенностью таких монокристаллов первоначально являлось наличие пористости в граничной области. В результате применения высокочистых наращиваемых материалов, стабилизации режима плавки и исключения скручивания монокристалла при плавке освоена технология выращивания беспористых монокристаллов молибдена диаметром до 35 мм и длиной до 250—300 мм [82]. [c.87] Вернуться к основной статье