Получение большого монокристалла аномальным ростом зерна

【Введение】 Большинство металлических, керамических и полупроводниковых материалов изготовлены из поликристаллического материала. Напротив, хотя производительность монокристалла часто является более превосходной, но из-за ограничений по стоимости, сфера его применения все еще очень ограничена, не может достичь крупномасштабного производства. Традиционная технология получения монокристаллов включает метод направленной кристаллизации, включающий метод Бриджмена и метод Чохральского. Кроме того, монокристалл может быть синтезирован путем индуцирования аномалий роста кристаллов. Рост зерна поликристаллического материала, как правило, крупнозернистый «фагоцитарный» мелкозернистый способ уменьшить процент высокоэнергетической границы зерна. Если зерно растет нормальным образом, распределение частиц по размерам относительно равномерно; в некоторых случаях только некоторые из зерен «глотают» вокруг зерна и быстро растут, в этой ситуации происходит ненормальный рост зерна. До настоящего времени применение монокристаллических материалов, в том числе сплава с памятью формы и жаропрочных сплавов и других аспектов, а также сплава с памятью формы, в частности, сплава медь-алюминий-марганец, имеет выдающуюся холодную обрабатываемость. Кроме того, сверхпластичность этого сплава значительно увеличивается с увеличением размера зерна. Поэтому, если традиционная термическая обработка может быть использована для получения крупномасштабного препарата монокристаллического сплава медь-алюминий-марганец, то, несомненно, значительно улучшится применение перспектив из сплава с памятью формы. В последние дни исследования профессора Омори (корреспондент) Команда из Северо-Восточного университета в Японии опубликовала статью под названием «Сверхбольшие монокристаллы в результате аномального роста зерен» в Nature Communications. В статье указывается, что с помощью традиционного процесса термообработки, индуцированного роста зерна, и, следовательно, для достижения медно-алюминиево-марганцевого сплава монокристаллического подготовки большого объема. Среди них циклическая термообработка обеспечивает субмикронную граничную энергию в качестве основной движущей силы аномалии роста зерна, в то время как дополнительная циклическая низкотемпературная термообработка улучшает граничную энергию субзерна, таким образом увеличивая скорость миграции границы зерна. Такая термическая обработка позволяет получить монокристаллический стержень длиной 70 см. Результаты этого исследования позволяют монокристаллических других металлов или керамических материалов с аналогичными структурами. Кроме того, поскольку текущий монокристаллический материал является одним из основных применений сплава с памятью формы, эта крупномасштабная подготовка монокристаллического метода значительно расширит существующие применения сплава с памятью формы. Рисунок 1: Монокристалл медь - алюминий - марганец Бар и процесс термообработки. Процесс циркуляционной термообработки (высокотемпературный цикл в сочетании с низкотемпературным циклом) б. Медно-алюминиево-марганцевые монокристаллические стержни, полученные циклической термообработкойc. Только высокотемпературная термообработка. Монокристаллические стержни медь-алюминий-марганец, полученные только путем высокотемпературной циклической термообработки. Фигура 2: Микроструктура сплава медь-алюминий-марганец, полученного аномальным ростом зерен. Медно-алюминиево-марганцевый сплав с окончанием цикла от 900 500 до 500, после гашения оптического микроскопа. проекция обратного полюсаc. Отклонение эталонной ориентации каждого зерна. Фигура 3: аномальный феномен роста зерна. Высокотемпературный цикл термообработки (900/500 ℃) процесс, формирование недозернистой структуры, часть фазы при 500 ℃ для образования осадка. После термической обработки часть зерна на границе субзерна вытесняется аномальным ростомb. После нескольких раз низкотемпературной термообработки (740/500 ℃) скорость миграции границы зерна увеличивается из-за увеличения разницы в ориентации между субзернами, чтобы обеспечить возможность большого зерна. Рисунок 4: Расстояние миграции границы зерна и субзерна structurea. После того, как сплав нагревают при 800-500-800 ℃, его инкубируют при 800 ℃ в течение определенного времени (0 минут, 5 минут, 10 минут) и гасят с образованием микроструктурыb. Сплав в температурном цикле 740-500-740 five в пять раз, соответственно, при 800 ℃ в течение определенного времени (0 мин, 2 мин, 10 мин) и гасится образованием микроструктуры. межзеренное расстояние миграции границы аномального зерна. отклонение эталонной ориентации зерна. Отклонение от ориентации после одного и пяти низкотемпературных циклов. Фигура 5: Испытание на сверхпластичность монокристаллического стержня. Испытание на сверхпластичность диаметром 15,4 мм и монокристаллическим стержнем медь - алюминий - марганец 682. с большим монокристаллом реализуется рациональное проектирование процесса термической обработки сплава. Во-первых, через пять высокотемпературных циклов 900-500,, формирование бамбукоподобной структуры в сплаве, а затем через четыре низкотемпературных цикла 740-500,, доступ к движущей силе миграции границ зерен, для достижения аномального роста. бамбука. Этот процесс имеет длинный 700 мм, диаметр 15 мм монокристаллического стержня имеет хорошую сверхпластичность. Кроме того, экспериментальные идеи для реализации монокристаллического массового производства дает возможность расширить применение перспективы сплава с памятью формы. Ожидается, что в дополнение к сплаву медь-алюминий-марганец сплавы медь-цинк, железо-хром-кобальт-молибден и железо-марганец-алюминий-никель, которые также имеют аномальные явления роста зерна, также должны обеспечить производство в больших объемах отдельных кристаллы.
Источник: Meeyou Carbide