Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Вайнгард У. -> "Введение в физику кристализации металлов" -> 36

Введение в физику кристализации металлов - Вайнгард У.

Вайнгард У. Введение в физику кристализации металлов — М.: Мир , 1967. — 170 c.
Скачать (прямая ссылка): vvedenievfizikukristalizaciimetallov1967.djvu
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 43 >> Следующая


в расплавлении металла в горизонтальном контейнере и постепенной кри-

Контейнер



.Перемещ ОНЗЩ OftCfi печь сопротивления



DI

TT

Фиг. 65. Схема простой установки для выращивания монокристаллов методом Чалмерса.

аппаратура схематически представлена на фиг. 65. Контейнер, или лодочка, обычно изготовляется из угля или графита. Расплавление металла происходит при надви-тании печи на контейнер; затем печь медленно начинает перемещаться вправо (фиг. 65), что вызывает кристаллизацию металла с левой стороны графитовой лодочки; ло мере движения лодочки происходит постепенное затвердевание металла со скоростью 1 —10 мм/мин до тех пор, пока весь образец не закристаллизуется. Если при Воіращивание монокристаллов из расплава

135

выращивании монокристалла происходит интенсивное окисление металла, то процесс нужно вести в вакууме или в атмосфере инертных газов, для чего контейнер может быть помещен в стеклянную трубку. В качестве материала трубки могут быть использованы стекла пи-рекс и викор или чистый кварц; выбор зависит от температуры плавления металла. Использование стекла в качестве материала трубки позволяет наблюдать за фронтом кристаллизации в течение всего процесса выращивания. Рассмотренная аппаратура может быть применена для металлов с температурой плавления не выше, чем у меди. При выращивании монокристаллов металлов с высокой температурой плавления, где бкисление часто представляет собой весьма серьезную проблему, более целесообразно применять быстрый индукционный нагрев при специальном выборе материала контейнера и инертного газа. Однако обыкновенная направленная кристаллизация металла не обязательно приводит к образованию монокристалла, для этого необходимо применить ряд специальных приемов.

Методы получения затравок. Когда образец начинает кристаллизоваться, может произойти зарождение одного или нескольких центров кристаллизации. Если образуется один центр кристаллизации, то его рост приведет к образованию монокристалла; при возникновении нескольких центров кристаллизации монокристалл может быть получен, если в процессе роста все кристаллы, кроме одного, выклинятся. Приспособление, используемое для того, чтобы при зарождении образовался только один центр кристаллизации, схематически представлено на фиг. 66. Один из концов контейнера имеет острый угол для того, чтобы металл, залитый в контейнер, как бы «сходился» в одной точке. С помощью стеклянной или графитовой палочки металлы с низкой температурой плавления и малым значением поверхностного натяжения могут быть введены в этот острый угол. В этом случае в вершине острого угла, возможно, образуется один центр кристаллизации. Для металлов с высокой температурой плавления или с высоким значением 136

Г лава 10

поверхностного натяжения обычно используется метод, при котором один кристалл растет за счет других.

Кристалл будет расти за счет других, если определенным образом управлять формой фронта кристалли-





Жидкий / \Гра<рипювая

металл • лодочка

Фиг. 66. Форма контейнера, при которой возможно зарождение одного центра кристаллизации в расплаве.

, Контейнер 7ZZZZZZZZZ,

Жидкость

W W ГГТ777Т/.

Фиг. 67. Образование розного фронта кристаллизации при росте кристаллов.

Контейнер

Жидкости

Л/у//ТУ//;;/Л///////////,/77;

Фиг. 68. Образование изогнутого фронта кристаллизации.

зации. Предположим, что в начале процесса кристаллизации возникло несколько кристаллов и что эти кристаллы (А—E) растут параллельно направлению теплового потока, как показано на фиг. 67. Так как рост кристаллов всегда происходит в направлении, перпендикулярном к фронту кристаллизации, то границы зерен между кристаллами обычно продолжают оставаться па- Воіращивание монокристаллов из расплава 137

раллельными оси образца до тех пор, пока фронт кристаллизации ровный. Если с помощью специальных приемов изменить направление отвода тепла таким образом, чтобы фронт кристаллизации имел выпуклую форму по отношению к жидкости, то границы между кристаллами начнут расходиться по направлению к сторонам лодочки, как показано на фиг. 68. В этом случае в результате роста останется только кристалл С. Для применения этого метода необходимо, чтобы отвод тепла через лодочку был как можно меньше по сравнению с отводом тепла через металл. Это может быть достигнуто при использовании тонкостенных лодочек, изготовленных из материала с низкой теплопроводностью, таких, как лавит или нитрид бора; в некоторых случаях может быть необходимо даже изолировать стенки и дно лодочки.

В рассмотренном выше случае предполагалось, что при росте кристаллов границы между ними располагаются перпендикулярно к фронту кристаллизации. К сожалению, это выполняется не всегда. Причина заключается в том, что некоторые кристаллы могут быть более благоприятно кристаллографически ориентированы для роста и вследствие этого развиваться и вытеснять остальные кристаллы даже тогда, когда по вышеприведенным соображениям они сами должны были бы исчезнуть. Обращаясь к фиг. 68, можно сказать, что обычно границы между кристаллами В и С не подходят к стенке контейнера, а проходят вдоль всего образца. Однако преимущественное развитие одного кристалла может происходить лишь за счет его большей скорости роста, и если скорость кристаллизации мала, а температурный градиент достаточно высок, чтобы препятствовать возникновению переохлаждения, возможность получения монокристалла становится весьма реальной.
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 43 >> Следующая

Реклама

Hydra2web com mp page

hydra2web

hydraru.com

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed