결정립의 비정상 성장에 의한 대형 단결정의 제조

【소개】 대부분의 금속, 세라믹 및 반도체 재료는 다결정으로 만들어져 있습니다. 대조적으로 단결정의 성능은 종종 우수하지만 비용 제약으로 인해 적용 범위가 여전히 제한적이어서 대규모 생산을 달성 할 수 없습니다. 전통적인 단결정 제조 기술에는 Bridgeman 방법과 Czochralski 방법을 포함한 방향성 응고 방법이 포함됩니다. 또한, 단결정은 결정 성장 이상을 유도함으로써 합성 될 수있다. 다결정 소재의 입자 성장은 일반적으로 큰 입자 "식용"작은 입자 방식으로 고 에너지 그레인 경계의 백분율을 줄입니다. 입자가 정상적인 방법으로 성장하면 입자 크기 분포는 비교적 균일합니다. 어떤 경우에는 일부 곡물 만이 곡물 주위를 "삼켜"빠르게 자라기 때문에 이러한 상황은 비정상적인 곡물 성장입니다. 지금까지 형상 기억 합금 및 내열 합금 및 기타 측면, 형상 기억 합금, 구리 - 알루미늄 - 망간 합금을 포함한 단결정 소재의 적용은 특히 냉간 가공성이 탁월합니다. 또한,이 합금의 초 소성은 입자 크기가 증가함에 따라 크게 증가합니다. 따라서, 전통적인 열처리가 구리 - 알루미늄 - 망간 합금 단결정 대규모 준비를 달성하는 데 사용될 수 있다면, 의심 할 여지없이 크게 형상 기억 합금 전망의 응용을 향상시킬 것입니다. 최근에 오모리 교수 (특파원) 연구 일본 노스 이스턴 대학 (Northheastern University)의 연구팀은 Nature Communications에 "비정상적인 입자 성장에 의한 초대 크기의 단결정"이라는 기사를 실었다. 이 기사는 전통적인 열처리 과정을 통해 입자 성장을 유도함으로써 구리 - 알루미늄 - 망간 합금 단결정 대량 생산을 달성 할 수 있다고 지적했다. 그 중주기적인 열처리는 입자 성장 비정상의 주된 추진력으로 서브 마이크론 경계 에너지를 제공하는 반면, 순환 저온 열처리는 서브 그레인 경계 에너지를 향상시켜 입계 이동 속도를 증가시킨다. 이러한 열처리에 의해, 길이 70cm의 단결정 봉의 제조가 달성 될 수있다. 이 연구의 결과는 유사한 구조의 다른 금속 또는 세라믹 물질을 단결정화할 수있게합니다. 또한, 현재 단결정 소재로 인해 형상 기억 합금의 주요 응용 프로그램 중 하나입니다, 단결정 방법의이 대규모 준비는 크게 기존의 형상 기억 합금 응용 프로그램을 확장합니다. 그림 1 : 구리 - 알루미늄 - 망간 단결정 바 및 열처리 공정. 순환 열처리 공정 (저온 사이클과 결합 된 고온 사이클) b. 순환 열처리에 의해 제조 된 구리 - 알루미늄 - 망간 단결정 봉. 고온 열처리 만 처리됩니다. 고온 사이클링 열처리만으로 제조 된 구리 - 알루미늄 - 망간 단결정 봉 그림 2 : 비정상적인 입자 성장으로 제조 된 구리 - 알루미늄 - 망간 합금의 미세 구조. 광학 현미경을 담금질 한 후, 900 ℃에서 500 ℃주기 끝에서 구리 - 알루미늄 - 망간 합금. 역 극 투영. 각 입자의 기준 방향 편차 그림 3 : 그래 나의 비정상적인 성장 현상. 고온 사이클 열처리 (900/500 ℃) 공정, 아 결정립 구조 형성, 500 ℃에서 상분의 일부가 침전물을 형성한다. 열처리 후, 비정상적인 성장에 의해 구동되는 부 입자 경계의 일부 입자. 저온 열처리 (740/500 ℃)를 몇 차례 시행 한 결과, 입자 간 방향 차이가 커짐에 따라 입자 간 이동 속도가 증가하여 입자 크기가 커질 가능성이있다. 그림 4 : 입자 간 이동 거리와 입자 크기 구조. 합금을 800-500-800 ℃에서 가열 한 후 800 ℃에서 일정 시간 (0 분, 5 분, 10 분) 항온 처리 한 후 급냉시켜 미세 구조를 형성한다. 합금을 740-500-740 ℃의 온도 사이클에서 각각 5 번씩 800 ℃에서 일정 시간 (0 분, 2 분, 10 분) 동안 가열하고 미세 구조 형성에 의해 급냉시킨다. 비정상적인 입자의 입자 경계 이동 거리. 그레인 기준 방향 편차. 도 5 : 단결정 바의 초 소성 시험 직경 15.4mm 및 구리 - 알루미늄 - 망간 단결정 바의 강열성 시험 【개요】 본 논문에서는 구리 - 알루미늄 - 망간 합금 합금 열처리 공정의 합리적인 설계로 대형 단결정을 실현합니다. 첫째, 다섯 900-500 ℃ 고온 사이클을 통해, 합금에 대나무와 같은 구조의 형성, 그리고 4 개의 저온 740-500 ℃주기를 통해, 비정상적인 성장을 달성하기 위해 입자 경계 이동 추진력에 대한 액세스 대나무. 이 공정은 길이가 700mm이고 직경이 15mm 인 단결정 바는 우수한 초 소성을 가지고 있습니다. 또한, 단결정 대량 생산의 실현을위한 실험적 아이디어는 형상 기억 합금 전망의 적용을 확대 할 수있는 가능성을 제공합니다. 이상한 입자 성장 현상을 가지고있는 구리 - 알루미늄 - 망간 합금, 구리 - 아연, 철 - 크롬 - 코발트 - 몰리브덴 및 철 - 망간 - 알루미늄 - 니켈 합금은 또한 대량 생산 결정.
출처 : Meeyou Carbide