Получения монокристаллов

Для защиты деталей газонефтепромыслового оборудования от коррозии, а также для восстановления изношенных поверхностей широкое промышленное применение получили различные методы металлизации, классифицируемые в зависимости от исходного состояния и способа плавления распыляемого материала. Этот метод успешно может быть использован для получения многослойных покрытий.

дена и «карбид кремния со стеклом. Особенно перспективен метод получения многослойных покрытий на графите с помощью плазменной горелки. Этим методом наносят вольфрамовое покрытие .непосредственно на графит или на предварительно нанесенное на графит покрытие из тантала. Такие покрытия успешно защищают графитовые сопла от эрозионного воздействия продуктов сгорания.

Представляет интерес процесс получения многослойных покрытий Ni—№(КЭП)—Сг, содержащих в промежуточном слое частицы корунда и кремнезема. В этом случае сначала проводят обычное никелирование при 40 °С и гк=0,5 кА/м2 в одном из электролитов, рецептура которых (кг/м3) приведена ниже:

Метод сварки взрывом применяют для получения биметаллов сталь — цветные металлы, сталь — титан, сталь •— тугоплавкие металлы и др., при плакировании крупногабаритных заготовок и деталей, в случае получения многослойных материалов или биметаллов различной толщины (более 60 мм).

Метод переноса монослоев с поверхности воды, как было показано Лэнгмюром и Блоджет, может быть применен для получения многослойных, так называемых м у л ь-

К основным параметрам технологического процесса получения многослойных сосудов с помощью энергии взрыва следует отнести количество слоев в пакете, раздаваемых за один заряд, и величину заряда. Кроме того, при раздаче слоев, обшиваемых снаружи, максимальное количество слоев в сосуде также является параметром, определяемым по зависимости (1). Количество слоев в пакете, раздаваемых за один взрыв, определяется допускаемыми величинами наклепа после штамповки и относительного технологического зазора при сборке.

Навивку обечаек (рис. 1) выполняли в следующей последовательности. Подающими роликами отрезок полосы требуемой длины задавали в трехвалковую гибочную машину, где осуществляли его предварительный изгиб. Затем полосу навивали на барабан навивоч-ной машины, прижимая ее к барабану гидравлическим роликовым захлестывателем и, используя натяжение полосы, получали заданное число слоев. Таким образом, в отличие от известных методов, применяемых при изготовлении многослойных сосудов, обечайки навивались без предварительного закрепления переднего конца полосы [1, 2]. Опыт работы убедительно показал эффективность и высокую производительность данного способа получения многослойных обечаек. При этом количество обечаек, имевших местные локальные участки с межслойными зазорами не более 0,5 мм, составило 39 %,-не более 1,0 мм — 63 % и не более 1,5 мм — 77 % общего числа навитых обечаек. Средняя телескопичность таких обечаек равна 28 мм. Недостаточная плотность обечаек в сочетании с их сравнительно большой телескопичностью, помимо повышенной серповидности полосы в начале и конце рулона, связаны с некоторыми конструктивными недостатками навивочной машины, в том числе с отсутствием возможности точной ориентации полосы перед ее задачей в установку, изгибом оси консольно расположенного барабана навивочной машины и недостаточной эффективностью работы роликового захлесты-вателя. Выявленные недостатки учтены при проектировании навивочной машины для промышленного цеха по производству многослойных труб.

Возможны различные технологические схемы получения многослойных труб с кольцевыми гофрами, основой которых является существующая технология изготовления многослойных труб. Добавочная операция гофрирования может производиться по двум схемам: рулонированием обечаек из предварительно гофрированной полосы [6] и нанесением гофров на готовые трубы, что можно осуществить различными способами — накаткой, выдавливанием механическим и гидравлическим способом, с помощью взрыва. Возможна следующая комбинированная схема: предварительное гофрирование заготовки с последующей доформовкой гофров на готовых трубах.

Рис. 4.18. Схема получения многослойных пленок ТЮ2/ПСС [18] 140

10. Возможности прокатки как способа получения многослойных ком позитов с нанометрической толщиной слоев / М. И. Карпов, В. И. Вну ков, К. Г. Волков и др. // Материаловедение. — 2004. — № 1. — С. 48 — 53

В табл. 2 даны краткие характеристики технологического процесса прокатки порошков и получаемых изделий. Применяют и горячую прокатку металлических порошков, например алюминиевых. В процессе транспортировки алюминиевый порошок нагревают до температуры 450—470 °С и прокатывают, совмещая таким образом операции уплотнения, прокатки и спекания, Для получения многослойных изделий из различных порошков в бункере 3 устанавливаются перегородки, обеспечивающие раздельную подачу порошков в валки.

Рис. 181. Схема печи для получения монокристаллов ZnS из газовой фазы:

1) получения монокристаллов с близким к идеальному строением решетки, т. е. кристаллов, в которых отсутствуют дефекты кристаллического строения или же их число крайне незначительно;

лов и др. Существует более 100 методов получения монокристаллов. Основной недостаток этих способов— крайне низкая производительность. Нитевидные кристаллы, полученные осаждением из газовой фазы, обладают наиболее совершенными поверхностью и свойствами. В Советском Союзе в шестидесятых годах Е. Савицкий с сотрудниками получил монокристаллы практически всех тугоплавких металлов, а также некоторых редкоземельных металлов.

На примере освоения процесса получения монокристаллов по методу чешского химика У. Чохраль-ского, предложенному еще в 1917 году, можно видеть, что многие трудности преодолимы. Новые сис^ темы выращивания монокристаллов обеспечивают постоянство заданного значения диаметра по длин(е кристалла, равномерное распределение примесей, снижение разброса удельного сопротивления в сечении кристаллов.

Основным методом получения монокристаллов тугоплавких металлов, в частности молибдена, является зонная плавка в электроннолучевой установке. Поскольку жидкий молибден реагирует со всеми известными огнеупорами, наиболее перспективным видом зонной плавки является бестигельная зонная плавка. При бестигельной плавке зона расплавленного металла удерживается от вытекания силами поверхностного натяжения между двумя вертикальными твердыми частями заготовки, расположенными по одной оси. Выращивание монокристаллов молибдена проводилось на электроннолучевой установке С-248-М1. В качестве исходного материала использовались металлокерамические прутки и прутки, полученные ковкой из слитков дуговой вакуумной плавки. Вакуум при выращивании монокристаллов составлял 10~5 мм-рт. cm, натекание 0,5 лмк/сек, скорость перемещения расплавленной зоны 2—4 мм/мин, направление движения расплавленной зоны снизу вверх. При выращивании монокристаллов применялось вращение образца, что способствовало равномерности плавления и стабилизации расплавленной зоны. После двух-трех проходов расплавленной зоны вырастал монокристалл. Этим методом удалось получить монокристаллы молибдена диаметром до 20 мм, длиной до 400 мм. Режимы выращивания представлены в табл. I. 38.

В монографии рассмотрены физические, механические и технологические свойства молибдена и его промышленных сплавов, приведены результаты исследований природы низкотемпературной хрупкости металла, его термической стабильности и радиационной стойкости. Изложены результаты работ по изучению основных способов получения монокристаллов молибдена, пластической и термической обработки монокристаллического молибдена, а также по изготовлению из него ! катодов ТЭП.

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 монокристаллические 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 перенасыщением 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.

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 ,ечет 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].

сталлов следует отнести трудность получения монокристаллов с заданной формой и кристаллографической ориентацией.

Среди этих методов особое место занимает сублимация. В настоящее время это единственный метод получения монокристаллов карбида кремния гексагональной модификации с площадью базовой грани до 100—150 мм2. Метод сублимации заключается в испарении исходного поликристаллического материала при температуре 2300—2500°С и осаждением его в виде монокристаллов на более холодных местах зоны кристаллообразования.

Методы, применяемые для направленной кристаллизации эвтектических сплавов (аналогичные методам получения монокристаллов: Бридж-мена, Чохральского, зонной плавки), Должны обеспечивать плоский фронт кристаллизации — поверхность раз-Дела между жидкой и твердыми фазами и однонаправленный отвод теплоты. В этом случае фазы эвтектики кристаллизуются перпендикулярно к поверхности раздела и следуют за ней по мере перемещения фронта кри-Сталлизации, образуя ориентирован-ные волокнистые или пластинчатые 4>исталлы.