СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ ИЗ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ Советский патент 1995 года по МПК C30B13/00 C30B29/52 

Изобретение относится к технике получения монокристаллов тугоплавких металлов методом электронной бестигельной зонной плавки.

Целью изобретения является повышение производительности процесса, получение беспористых труб большой длины и возможность введения во время процесса легирующей добавки.

При прочих равных условиях высота подъема расплава в зазорах для различных металлов пропорциональна капиллярной постоянной
a² где σ поверхностное натяжение расплава, Дж/м²;
ρ плотность расплава, кг/м³;
q ускорение земного тяготения, м/c².

П р и м е р 1. При выращивании монокристаллической трубы из молибдена (а² 0,243 ˙10^-4 м²) диаметром 23х5 мм используют прутки марки ОЧМ диаметром 5 мм, которые в количестве 15 шт. размещают вертикально с зазорами по 0,5±0,3 мм задаваемыми прокладками из молибденовой фольги, закладываемой между концами прутков. Трубу выращивают при скорости перемещения зоны равной 4 мм/мин в направлении снизу вверх. Продолжительность процесса для трубы длиной 300 мм 1,25 ч. Макро- и микропористость в трубе отсутствовала.

П р и м е р 2. При выращивании трубчатого монокристалла ниобия (а² 0,251˙10^-4 м²⁾ диаметром 25х5 мм используют прутки марки НБПр-1 диаметром 4,5 мм. Прутки в количестве 20 шт. размещают вертикально по кольцу со средним диаметром 32 мм с зазорами 0,6±0,2 мм, задаваемыми прокладками из ниобия аналогично примеру 1. При скорости перемещения зоны 5 мм/мин продолжительность процесса для трубы 350 мм 1,16 ч. Поры в трубе не обнаружены.

Способ обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества: структурное совершенство, большую длину трубы, отсутствие макро- и микропористости по сравнению с трубами, выращенными из металлокерамической заготовки, экономию материала и затрат, повышение чистоты по примесям внедрения по сравнению с использованием трубных заготовок из плавленного материала, полученных например, методами обработки давлением, повышение производительности процесса выращивания в 5-6 раз по сравнению с прототипом.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ ИЗ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ бестигельной зонной плавкой, включающий перемещение расплавленной зоны от кольцевой затравки вдоль исходных установленных на затравке прутков, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и получения беспористых труб большой длины, исходные прутки берут диаметром 0,8 1,4 ± 5% от толщины стенки трубы и устанавливают их по окружности с зазором, при котором расплав за счет капиллярных сил удерживается на уровне кромки оплавления прутков или выше ее. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью введения во время процесса легирующей добавки, у зазоров между исходными прутками размещают дополнительные прутки из легирующего материала, имеющие диаметр 0,1 0,5 и температуру плавления 0,7 1,1 от диаметра и температуру плавления исходных прутков соответственно.