定向结晶及单晶技术发展态势
布里奇曼斯托克定向凝固法
布里奇曼斯托克定向凝固法介绍布里奇曼斯托克定向凝固法（Bridgman-Stockbarger method）是一种重要的实验方法，用于研究单晶的生长和凝固过程。
它是由二位科学家布里奇曼斯和斯托克巴格发展而成的，并在材料科学领域得到广泛应用。
该方法通过控制熔体的温度梯度和凝固速度来实现单晶的生长，以获得高纯度和大尺寸的晶体材料。
工艺原理温度梯度布里奇曼斯托克定向凝固法的关键在于创建一个合适的温度梯度。
通常，熔体温度从下到上逐渐降低，形成一个从高温到低温的温度梯度。
这样可以控制晶体的生长方向和生长速率。
凝固速度凝固速度是另一个重要的参数。
通过调节凝固速度，可以控制晶体的晶格缺陷和晶体缺陷密度。
快速凝固可以得到高度有序的晶体，而慢速凝固则会导致晶格缺陷的增加。
实验过程1.准备样品：选择合适的晶体材料，并将其制成适当尺寸和形状的熔体。
2.设计熔体容器：选择合适的容器，通常为石英管或陶瓷坩埚。
3.创建温度梯度：将熔体置于熔炉中，通过控制熔炉上下部分的温度来形成温度梯度。
4.开始生长：将熔体加热至适当温度，使其开始凝固。
凝固过程中，缓慢下移熔体容器，保持温度梯度不变。
5.结束生长：当晶体生长到所需尺寸时，停止加热并冷却样品，使其完全凝固。
6.取出晶体：将晶体从熔体容器中取出，并进行后续处理和分析。
应用布里奇曼斯托克定向凝固法在材料科学领域有广泛的应用，特别是在单晶生长和研究方面。
它可以用于生长各种材料的单晶，如金属、半导体和陶瓷。
其应用不仅限于实验室研究，还可以用于工业生产中的单晶材料制备。
优势与局限性优势•能够制备大尺寸和高纯度的单晶材料。
•可以控制晶体的生长方向和生长速率。
•数据可重复性高，实验结果可预测性强。
局限性•该方法需要复杂的实验条件和设备。
•凝固过程中容易引入晶体缺陷，需要进一步的处理和调控。
•在某些材料中，可能会出现晶体断裂或晶格缺陷过多的问题。
发展趋势随着材料科学的发展，人们对高性能材料的需求日益增加。
结晶技术的现状与未来趋势
结晶技术的现状与未来趋势
结晶技术是一种将溶液或气体中的物质通过结晶过程分离和纯化的方法。
它在化学、医药、食品等领域具有广泛的应用。
下面是结晶技术的现状和未来趋势：
1. 现状：
- 结晶技术在化学合成中广泛应用，用于提取和纯化有机化合物。
它可以通过控制结晶条件来获得高纯度的化合物。
- 在药物制造中，结晶技术被用于纯化和分离药物成分，确保药物的质量和纯度。
- 在食品加工中，结晶技术可以用于提取和纯化食品成分，如糖类、盐类等。
- 结晶技术也在材料科学和电子工业中得到应用，用于制备纯度高的材料和晶体。
2. 未来趋势：
- 精准控制结晶过程是未来的发展趋势。
通过调整溶液的温度、浓度和搅拌速度等因素，可以实现对晶体形态、大小和分布的精确控制，提高产品的性能和质量。
- 高通量结晶技术的发展。
高通量结晶技术可以同时处理多个样品，加快结晶过程，并提高结晶的成功率。
这对于高效的药物筛选和材料研究具有重要意义。
- 结晶过程的机理研究。
通过深入研究结晶过程的原理和机理，可以更好地理解结晶的规律，并开发新的结晶技术和方法。
- 结晶过程的模拟和计算。
借助计算机模拟和建模的方法，可以预测和优化结晶过程，提高结晶的效率和产率。
总的来说，结晶技术在化学、医药、食品等领域的应用前景广阔。
随着科学技术
的不断进步，结晶技术将更加精确、高效和可控，为各个行业提供更好的解决方案。
定向生长晶体的设计及其应用
定向生长晶体的设计及其应用定向生长晶体是一种特殊的晶体生长技术，通过在晶体生长过程中施加磁场、电场或热梯度等外界场的作用下，使晶体沿着特定方向快速生长并形成高质量的单晶体材料。
这种方法在物理、化学、生物和材料科学等领域具有广泛的应用价值。
本文将重点介绍定向生长晶体的设计及其在实际应用中的应用。
1. 定向生长晶体设计的基本原理定向生长晶体是通过外加场的作用下，使结晶物质沿着特定的方向生长，从而形成高质量、纯度高、缺陷较小的单晶体材料。
这种技术的基本原理在于通过外场作用下改变晶体中存在的生长条件，例如温度、凝固速度、种子取向等，从而控制晶体的生长方向。
在定向生长晶体中，光、磁、电和热四种外场均可用于控制晶体生长的方向。
其中，电场定向生长和磁场定向生长是两种运用最广泛的技术。
2. 电场定向生长晶体的设计及应用电场定向生长晶体是利用电场的作用来控制晶体沿着特定方向生长的技术。
这种技术已经被广泛应用于集成电路、激光器、光电探测器和电池器件等领域。
设计电场定向生长晶体的关键是通过适当的电极结构和场强调制来控制晶体生长方向。
最常见的电极结构包括板电极、斜板电极和球形电极等。
根据晶体生长过程中的电流、电压和温度演化规律，可以合理设计电极结构以保证晶体生长的稳定性和可控性。
举个例子，通过电场定向生长晶体技术，我们可制备出高质量的氧化铟钇（InYO）晶体，该晶体材料广泛应用于集成电路、光电子器件和激光器件中。
该材料的电学、光学性质均得到了高度的控制，具有很高的性能和应用价值。
3. 磁场定向生长晶体的设计及应用磁场定向生长晶体是利用磁场的作用来控制晶体沿着特定方向生长的技术。
这种技术已经广泛应用于硅晶片、锗晶片、氧化铝晶体和氧化锆晶体等材料的制备中。
设计磁场定向生长晶体的关键是通过适当的磁场结构和场强调制来控制晶体生长方向。
最常见的磁场结构包括竖直磁场和水平磁场等。
根据晶体生长过程中的磁力和热量演化规律，可以合理设计磁场结构以保证晶体生长的稳定性和可控性。
定向凝固和单晶材料制备工程及技术
Chalmers成分过冷判据：
G Lm0(C 1k0)(或 T1T2)
R
D Lk0
D L
一般单相合金晶体生长符合上式时，界面前方不存在成分 过冷，界面将以平面生长方式长大。
定向凝固与单晶材料制备工程及技术
金属的性质（T1-T2）/DL和工艺条件GL/R对单相合金结 晶特点影响的示意图
定向凝固与单晶材料制备工程及技术
定向凝固与单晶材料制备工程及技术
单向凝固技术的重要工艺参数包括：
• 凝固过程中固-液界面前沿液相中的温度梯度GL • 固-液界面向前推进速度，即晶体生长速度R • GL/R值是控制晶体长大形态的重要判据
在提高GL的条件下，增加R，才能获得所要求的晶体形态， 细化组织，改善质量，并且，提高定向凝固铸件生产率。
SG SLG LmLR
GL
SGS L
LRm L
m-熔点附近熔体密度 S、L-晶体与熔体的导热系数 GS 、GL-固相和液相的温度梯度 L-结晶潜热
凝固过程的工艺参数：
• 凝固过程中固-液界面前沿液相中的温度梯度GL • 固-液界面向前推进速度，即晶体生长速度R • GL/R值是控制晶体长大形态的重要判据 • 凝固过程中的成分过冷或金属的性质（T1-T2）/DL
m0C (1k0)(或T1T2)
DLk0
DL
定向凝固与单晶材料制备工程及技术
由溶质再分配导致界面 前方熔体成分及其凝固 温度发生变化而引起的 过冷——成分过冷
定向凝固技术和装置不断改进，其关键技术之一是提高 固-液界面前沿液相中的温度梯度GL。目前， GL已经达到 100-300℃/cm，工业生产中已达到30-80℃/cm。
定向凝固与单晶材料制备工程及技术
定向凝固技术及其运用
定向凝固技术能够减少 材料浪费，降低生产成
本。
该技术适用于多种材料， 如金属、陶瓷等，具有
广泛的适用性。
挑战
技术门槛高
定向凝固技术需要专业的设备和熟练的操作 人员，增加了技术门槛。
成本高
由于需要高精度的设备和专业的操作人员， 导致定向凝固技术的成本较高。
生产周期长
由于定向凝固技术的生产过程较为复杂，导 致生产周期相对较长。
降低能耗和减少废弃物排放，推动定向凝固技术的可持续发展。
03
跨学科融合
定向凝固技术涉及到材料科学、物理学、化学等多个学科领域，未来将
加强跨学科的交流与合作，促进定向凝固技术的创新发展。
05
定向凝固技术的前沿研究与最新进展
前沿研究
定向凝固技术的基本原理
定向凝固技术是一种先进的金属材料制备技术，通过控制金属材料的凝固过程，实现材料 的定向生长和组织控制。目前，研究者正在深入研究定向凝固技术的基本原理，包括凝固 过程中的传热、传质和流动等机制，以期进一步优化材料的性能。
特点
可制备单向组织材料， 可实现材料的轻量化、 具有优异的力学性能。 小型化和高效化。
可用于制备高性能的 金属基复合材料和陶 瓷基复合材料。
发展历程
01
02
03
04
20世纪50年代
定向凝固技术初步发展，主要 应用于制备单晶材料。
20世纪60年代
定向凝固技术逐渐成熟，开始 应用于航空航天领域。
20世纪70年代
定向凝固技术的工业应用
随着技术的成熟和进步，定向凝固技术已经逐渐从实验室走向工业化应用。目前，定向凝固技术已经在 汽车、航空航天、能源和轨道交通等领域得到广泛应用，为现代工业的发展提供了重要的技术支持。
单晶高温合金与定向凝固的文献综诉
单晶铸造是定向凝固中的一个特例…由一个柱状晶构成的铸件即单晶！！绪论航空发动机涡轮叶片的运行经验表明，大多数裂纹都是沿着垂直于叶片主应力方向的晶粒间界即横向晶界上产生和发展的。
因此消除这种横向晶界，则可大大提高叶片抗裂纹生长能力。
定向凝固就是基于这种设想对叶片铸件的凝固过程进行控制，以获得平行干叶片轴向的柱状晶粒组织。
柱状晶之间只有纵向晶界而无横向品界，这就是定向凝固的柱晶叶片，如果采取某些措施，只允许有一个晶粒成长的柱晶，从面消除了一切晶界，这就是单晶叶片。
由于定向凝固技术用于真空熔铸高温合金涡轮叶片，航空发动机的材料和性能有了极大的提高，特别是单晶叶片的性能和使用寿命比普通精铸叶片提高了许多倍，因此自70年代初期，定向凝固高温合金涡轮叶片开始应用以来，世界各先进的军用及民用航空发动机都普遍采用定向凝固或单晶铸造叶片。
1.定向凝固1.1定向凝固原理进行定向凝固以得到连续完整的柱状晶组织，必须满足以下两基本条件:(l)在整个凝固过程中，铸件的固一液相界面上的热流应保持单一方向流出，使成长晶体的凝固界面沿一个方向推进;(2)结晶前沿区域内必须维持正向温度梯度，以阻止其他新晶核的形成。
1.1.1定向凝固过程定向凝固时合金熔液注入壳型，首先同水冷底板相遇，于是靠近板面的那一层合金熔液迅速冷至结晶温度以下而开始结晶，但此时形成的晶粒，其位向是混乱的，各个方向都有。
在随后的凝固进行过程中，由于热流是通过已结晶的固体金属合金有方向性地向冷却板散热，且结晶前沿是正向温度梯度，根据立方晶系的金属及合金（Ni、Fe、Co等及其高温合金）在结晶过程中晶体<100>是择优取向，长大速度最快，从而那些具有<100>方向的晶粒择优长大，而将其他方向的晶粒排挤掉。
只要上述定向凝固条件保持不变，取向为<100>的柱状晶继续生长，直到整个叶片，如图1-1所示。
散热方向正温度梯度图1-1 晶体定向生长示意图1.1.2凝固参数定向凝固的结晶组织与凝固参数即温度梯度G和凝固成长速率R有密切关系。
金属凝固原理作业
定向凝固技术现状及发展姓名：学号：班级：摘要：凝固技术的发展及存在的问题，介绍几种新发展起来的定向凝固技术。
以定向凝固原理为基础，对几种定向凝固技术进行简要介绍，并指出今后定向凝固的发展方向。
关键字：定向凝固；深过冷；凝固组织ABSTRACT： The development and problems in existence of the traditionaldirectional solidification technology, introducing to several newly developed directional solidification technology in the basis of directional solidification technology principle.KEY W ORDS： directional solidification; deep overcool;solidification structure凝固是物质有液相转变为固相的过程，这是一种普遍的物理现象。
可以说几乎一切金属制品在其生产流程中都要经历一次或多次的凝固过程。
但是由传统凝固技术生产的铸件一般均由无一定结晶方向的多晶体组成。
在高温疲劳和蠕变过程中，垂直于主应力的横向晶界往往是裂纹产生和扩展的主要部位，也是涡轮叶片高温工作时的薄弱环节。
由于定向凝固技术可消除了横向晶界，获得生长方向与主应力方向一致的单向生长的柱状晶体，从而提高了材料抗高温蠕变和疲劳的能力。
所以定向凝固技术一直被人们所重视，自1965年美国普拉特·惠特尼航空公司采用高温合金定向凝固技术以来，这项技术已经在许多国家得到应用。
采用定向凝固技术可以生产具有优良的抗热冲击性能较长的疲劳寿命较好的蠕变抗力和中温塑性的薄壁空心涡轮叶片。
应用这种技术能使涡轮叶片的使用温度，提涡轮进口温度都有很大提高，从而提高发动机的推力和可靠性，并延长使用寿命。
单晶材料发展现状
单晶材料发展现状单晶材料是指晶体中存在一个区域具有完全相同的结构和取向，而其他区域则具有完全不同的结构和取向的材料。
它具有良好的热力学和力学性能，广泛应用于航空航天、能源、电子、光电等领域。
以下是单晶材料发展现状的介绍。
首先，单晶金属材料的发展进展迅速。
随着航空航天行业的不断发展，对高温、高强度、高韧性材料的需求越来越迫切。
单晶镍基合金作为一种重要的高温结构材料，具有良好的高温性能和抗氧化性能，已经成功应用于航空航天领域。
其次，单晶半导体材料的研究也取得了重要进展。
单晶硅是目前最常用的半导体材料，广泛应用于电子和光电子器件。
近年来，随着半导体技术的快速发展，人们逐渐开始研究其他单晶半导体材料，如氮化镓、碳化硅等，这些材料具有更高的载流子迁移率和更宽的能隙，可以应用于高性能功率器件和光电子器件。
另外，单晶陶瓷材料的研究也取得了一定的进展。
单晶陶瓷材料具有优异的力学性能和耐高温性能，被广泛应用于航空发动机、汽车发动机等高温工况下的零部件。
近年来，人们开始研究新型单晶陶瓷材料，如氧化锆、氧化铝等，以提高其力学性能和热稳定性，为高温工况下的应用提供更好的材料。
最后，单晶材料的制备技术也在不断改进和发展。
传统的单晶材料制备方法主要包括自发生长法、凝结法和加工法。
近年来，随着材料科学和制备技术的进步，人们开始采用先进的技术，如溶剂热法、气相沉积法等，以提高单晶材料的质量和尺寸，同时降低制备成本。
总的来说，单晶材料作为一种具有独特性能的材料，在航空航天、能源、电子、光电等领域具有广阔的应用前景。
随着材料科学和制备技术的不断进步，相信单晶材料的研究和应用将得到进一步的推动和突破。
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24贵金属 Precious Metals1999,20(3)定向结晶及单晶技术发展态势Ξ张国庆 邓德国 黄炳醒 管伟明 (昆明贵金属研究所,中国昆明 650221)尹志民 (中南工业大学,中国长沙 410073)A R evie w about Development of Directional Solidi fication and Single Crystal T echnologyZhang G uoqing,Deng Deguo,H uang Bingxing,G uang Weiming(K unming Institute of Precious Metals,K unming650221,China)Yin Zhimin(Centre S outh T echnology University,Changsha410073,China)Abstract The method,equipment,(constitution and propertis)as well as theory of directional s o2 lidification and single crystal were reviewed.It is necessary to research in m ore detail about the rela2 tionships of orientation and deformation of metal crystal for establishment of a g ood theory foundation and preparation of fine products of precious metals.K eyw ords Review,Directional s olidification,Single crystal摘 要 全面叙述定向结晶及单晶技术方法及理论分析,介绍近期的研究发展,提出深入研究定向结晶及单晶组织性能及晶体取向与塑性变形的机理,为材料加工提供1种先进的技术路线,这对贵金属精细材料的加工有重要意义。
关键词 动态,定向结晶,单晶分类号 TG1461321 前 言定向结晶及单晶制备技术是在铸型中建立特定方向的温度梯度,使熔融合金沿着与热流相反的方向,按照要求的结晶取向及凝固速率进行凝固的铸造工艺。
该技术能大幅度提高合金材料的机械性能,提高合金的高温力学性能,改善合金的电、磁、光及热等物理性能。
自20世纪60年代,利用此技术制备的定向结晶及单晶涡轮叶片和大尺寸硅单晶,在航空和大规模集成电路中有重要的应用。
目前该项技术研究有以下几方面:定向结晶及单晶制备的方法及设备;特殊单晶及大尺寸单晶制备;定向结晶及单晶组织与性能的关系;检测方法及手段;理论探索。
2 定向结晶及单晶制备金属凝固时晶体定向生长的两个基本条件:一是具有单一方向的热流并垂直于生长中的固液界面;二是晶体生长前方的熔体中没有稳定的晶核。
对于形成单一方向的热流及温度梯度并不困难,Ξ1998-12-09收稿而如何提高定向结晶及单晶的质量是研究的难点。
在严格的定向凝固过程中,除初始或最终阶段,可以认为凝固是在稳态条件下进行。
根据合金凝固时的成分过冷Chalmers判据方程〔1〕:G l R ≥-M l C0(1-k)D1k式中:G l为熔体温度梯度,R为凝固速率,M l为该合金系相图中的液相线斜率,C0为该合金溶质含量,k为溶质分配系数。
对于简单固溶体合金,只有保持上式条件才能得到平界面生长的定向凝固组织,随着G l/R值的减少,平界面将失稳,形成胞状组织,进而形成枝状,最后会由于过冷而破坏定向凝固特性,形成无明显方向的等轴晶。
由上可知,保证获得高质量定向凝固组织的基本条件是保持界面前沿的高温度梯度。
此外,高温度梯度下在保证固液界面平稳的同时,可提高凝固速率,提高生产效率。
因此,人们常用固液界面前沿温度梯度高低来表征定向凝固技术及装置的水平。
以定向凝固装置具有的温度梯度划分,可将该技术分为功率降低法(PD法),快速凝固法(HRS法)和液态金属冷却法(LMC法)〔2〕 。
表①为3种基本方法的主要冶金工艺参数3种方法的标志是其固液界面前沿温度梯度(G l)和保证晶体定向凝固的生长速率(R)。
液态金属冷却法是当今先进的定向凝固技术,其原理是利用G a-In-Sn常温液态金属很高的热容量,大量带走已凝固铸锭中传来的热量,从而在固液界面处形成很高的温度梯度。
此外,由于大部分LMC装置直接将金属液体与铸锭接触,加强了冷却介质与锭子的接触面积,表① 定向凝固方法的冶金工艺参数Metallurgical technology parameters of directional s o2 lidification项 目PD法HRS法LMC法温度梯度(℃/cm)7～1126～3073～103生长速率(cm/h)8～1223～2753～61粥状区高(cm)10～15318～516115～215冷却速率(℃/h)907004700局部凝固时间(min)85～888～12112～116提高了热传导率。
因此这种方法有效地增加了已凝固锭子部分的热交换和降低了锭子的温度,从而在固液界面处能形成大的温度梯度。
根据此原理,结合多年来发展起来的Bridgman-stockbarger法、提拉法、区熔法等装置,可设计出许多LMC设备。
图①为1种采用LMC技术改进的Bridgman-stockbarger装置〔3〕。
另一方面,许多人则想将目前成熟的工艺加以改进,使其能生产出定向结晶组织及单晶的铸锭。
由日本Ohno1A发明的O1C1C1法〔4～5〕是将连铸技术与定向凝固相结合的定向结晶方法,即将传统连铸设备的结晶器水冷铜模改为加热型模,铸造过程的冷却完全由冷却已凝固部分铸锭传导过来,从而形成了与沿牵引方向一致的单向温度梯度,因而可获得定向凝固铸锭,依靠晶粒的择优生长特性及控制固液界面的形状,可获得单晶组织。
该技术保留了传统连铸法的高速生产特点,又使铸锭具有定向凝固的铸态组织,提高了材料的力学性能。
图① 定向凝固装置示意图 Scheme of directional s olidification equipment (1为坩埚,2为热层Ⅰ,3为炉管,4为绝热层Ⅱ,5为绝热层Ⅲ,6为液态冷却合金,7为冷却水,8为试样座,9为滑块,10为导杆,11为支架,12为变速器,13为电动机)34贵 金 属3 特殊单晶及大尺寸单晶的制备在航空工业中,自60年代就开始应用定向结晶技术制备涡轮叶片,目前则以单晶涡轮叶片为主。
涡轮叶片采用定向结晶组织及单晶的原因是想尽可能地消除横向晶界。
横向晶界是涡轮叶片的薄弱环节,特别是垂直于主应力轴的横向晶界,在高温和应力作用下往往成为裂纹形核的地方,进而裂纹扩展直至断裂。
定向凝固过程中柱状晶以〈001〉方向择优生长,基本消除了垂直于主应力轴的横向晶界,明显提高了涡轮叶片的纵向力学性能,并且由于沿此晶向的弹性模量的降低而大大缩小了发动机热疲劳循环时的应力范围,热疲劳抗力提高了图② 涡轮叶片使用温度的发展概况Development of operating tem peratures of turbin blades6～10倍,持久强度与持久塑性也均有提高。
图②为不同方法制备涡轮叶片的发展情况示意图〔2〕。
,多晶体由于具有晶界,许多物理性能不能反应真实的材料性能,必须用该材料的单晶进行研究。
如Y BaCuO7-y相是高温超导相,一段时期内,由于未能获得单晶,故高温超导材料的性能研究大多限于多晶状态。
中国科技大学最近用助熔剂缓冷法成功地制出Y BaCuO7-y单晶体,晶体的最大尺寸2mm×1mm×015mm〔3～6〕。
BiSrCaCuO2212相是又一种高温超导材料,Ren Zhifeng等报道过用类似功率降低法的工艺生长出12mm×5mm×lmm〔3〕的2212相与2213相共生的BiSrCaCuO。
G azit、T akekawa和Brody等人分别用区熔法成功地制出具有高度择优取向的定向结晶BiSrCaCuO超导材料。
中科院科技大学用改进的Bridgman-Stockbarger定向凝固装置生长出2212相超导大单晶,其尺寸19mm×3mm×2mm〔3〕。
这些工作为超导材料的电学、磁学和光学性质的研究提供了可靠的物质基础,同时也为准确、精细地研究超导材料的结构及高温超导机理提供更大的可能性。
G aSb单晶是制备光电器件的重要衬底材料。
其价带自旋轨道的分离可以得到空穴离化系数增大的能级,明显改善了波长大于113μm的APD的信噪比,其它如AlG aSb APD、G aAlAsSb LE D与LD、AlSb/G aSb超晶格、低阀值HET、FET、H BT等制备高效太阳能电池方面也有重要作用,美国已研究出转换效率超过30%的G aSb/G aAs迭层太阳能电池。
最近,中科院上海冶金所用直拉法成功地生长掺杂锑的G aSb单晶〔7～9〕。
北京有色院选择LEC工艺(氢和氮气氛)拉制单晶,成功地研制重掺杂P型G aSb单晶体。
为我国光电器件的发展打下了良好基础〔10〕。
单晶硅作为大规模集成电路衬底材料是众所周知的事,对其直径要求越来越大。
俄罗斯黄金研究院则进行高温贵金属单晶的制备。
由于在高温状态下,金属的失效往往从晶界的蠕变开始,减少晶界就意味着延长了高温合金的寿命,他们主要用上拉法制备了金属铂单晶、金属铱单晶及其它贵金属单晶。
制备金属铱单晶除了其高温性能提高外,改善铱的加工性能也是重要的一方面。
多晶铱加工十分困难,大多数情况下只能进行热加工,加工温度高,模具容易损坏,加工道次变形量小,耗能大。
而用铱单晶进行加工,金属塑性明显改善,俄罗斯黄金研究院用金属铱单晶加工制备了薄壁铱坩埚,高温性能及抗腐蚀能力大大提高。
由于集成电路集成度越高,要求材料尺寸越小。
如集成电路内引线键合丝Φ30～18μm,要生产出这么细的金属丝材,常规加工工艺是很难做到的,采用连铸及定向结晶技术来制备这些精细电子材料。
英国的劳同美德公司、日本的大仓公司(AS ABA公司)都致力于这种连铸及定向结晶设备的开发〔11～12〕。
日本Ohno A1用自己发明的O1C1C1定向结晶设备制备了Al、Al-Si、Sn-Pb等材料的44贵 金 属定向结晶铸锭,材料表面质量和加工塑性得到很大提高,是1种极有希望的加工工艺方法。
国内昆明贵金属研究所和西北工业大学也开展了这方面的研究〔13〕。
4 定向结晶及单晶的组织与性能411 凝固界面与性能的关系:在定向凝固及单晶制备过程中,随着温度梯度及抽拉速率的不同金属固液界面形状会变化,熔体凝固的状态也会不同,从而导致结晶后的铸态组织有很大差别,产生了熔质分离,枝晶偏析等问题,而一旦形成胞状组织或枝晶组织,合金材料的高温性能及力学性能会急剧下降。