Способ выращивания металлических кристаллов

 

Изобретение относится к выращиванию кристаллов в твердом состоянии методом пластической деформации - рекристаллизационного отжига. Обеспечивает упрощение процесса и повышение его производительности. В заготовке деформацией и предварительным рекристаллизационным отжигом создают градиент движущейся силы процесса раскристаллизации, например деформацией с продольным градиентом степени деформации или предварительным рекристаллизационным отжигом с продольным градиентом температуры. На контрольных образцах определяют температуру начала рекристаллизации в начальном Т н и конечном Т к участках заготовки и соответствующие им скорости кристаллитов на этих участках. Окончательный рекристаллизационный отжиг заготовки проводят при непрерывном повышении температуры в диапазоне от Т н до Т к со скоростью V н, определяемой из выражения V н≤Т к-Т н/L .V р где L - длина заготовки, V р - наименьшая скорость роста кристаллитов в начальном и конечном участках заготовки соответственно при Т к и Т н. Достигают увеличения производительности процесса до 30%.

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU,» 15942

А1 щ) С 30 В 1/04, 29/02

К А ВТОРСНОМЪ СВИДЕТИЛЬСУВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫГИЩф

ПРИ ГКНТ CCCP (21) 4442033/31-26 (22) 15.06.88 (46) 23.09,90. Бюл. В 35 (71) Институт физики металлов Уральского отделения АН СССР (72) С.H.Êåòîâ, В,В.Губернаторов, Л.P.Âëàäèèèðîâ и Б.К.Соколов (53) 621.315.529(088,8) (56) Патент США Р 4491560, кл. С 22 С 37/04; 1985, Патент США К 4634491, кл. С 30 В 1!08, 1987. (54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

КРИСТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к выращиванию кристаллов в твердом состоянии методом пластическая деформация— рекристаллизац онный отжиг. Обеспечивает упрощение процесса и повышение его производительности. В заготовке деформаций и предварительным рекристаллизационным отжигом создают градиент движущей сипы процесса

Изобретение относится к выращиванию кристаллов в твердом состоянии методом пластическая деформациярекристаллизационный отжиг.

Целью изобретения является упрощение процесса и повышение его производительности.

Пример 1. Горячекатанную полосу электротехнической стали толщиной 2,5 мм подвергают холодной прокатке с непрерывным изменением обжатия по ее длине, т,е. прокатке с непрерывным градиентом степени деформации, равным О, 12Х мм. Из про2 раскристаллизации, например деформа- „ цией с продольным градиентом степени деформации или предварительным рекристаллизационным отжигом с продоль". ным градиентом температуры. Ra контрольных образцах определяют температуру начала рекристаллизации в начальном Т„ и конечном Т участках заготовки и соответствующие им скорости роста кристаллитбв на этих участках. Окончательный рекристаллизацнонный отжиг заготовки проводят при непрерывном повышении температуры в диапазоне от Тд до Т со скоростью

Чм, определяемой из выражения V

4- — — Ъ где L — длина заготовки ". - Тк т. Р Ф N

V — наименьшая скорость роста кристаллов в начальном и конечном участ1 ках заготовки соответственно при Тк и Т . Достигают увеличения производительности процесса до ЗОЖ. 1 з,п. 8 ф"лы. катанных полос вырезают заготовку, у которой толщина одного конца 0,44 мм, а другого 0,58 мм, и отжигают ее при

850 0 10 мин. Во время отжига в материале наблюдают протекание первичной рекристаллизацни. Затем заготовку прокачивают вхолодную до толщины

0,35 мм по всей нх длине. При этом фиксируют, что степень деформации заготовки оТ одного конца до друго го непрерывно изменяется от 20 до

40Х. Длину заготовки определяют равной 60 мм, градиент степени деформации фиксируют равным О, 333/мм. Да1594220 лее заготовку отжигают при 850 С

10 мин в атмосфере влажного водорода для обеэуглероживания и первичной рекристаллизации.

После,проведенных обработок получают заготовку с градиентом движущей . силы вторичной рекристаллизации по длине.

На. конце заготовки,. где деформацию определяют равной 40%, устанавливают, что вторичная рекристаллизация при часовой выдержке начинается при T > 940 С, а скорость роста кристаллов при этой температуре равна 9 мм/ч, а на другом конце заготовки при T = 1020 С, а скорость .роста кристаллитов 15 мм/ч, По определенным значениям температур и наименьшей скорости роста кристаллитов вычисляют скорость изменения темпера« туры.

При окончательном рекристаллизационном отжиге Чн 12 .град/ч. Заготовку нагревают до 1020 С со ско- 25 ростью 12 град/ч. По окончании отжига фиксируют, что завотовка приобрела монокристаллическую структуру. .Пример 2. На заготовке из алюминия чистотой 99,99% размером

50х5х1 мм прокаткой получают градиент степени деформации, равный

0, 14% мм вдоль длинной стороны. Фиксируют, что степень, деформации одного конца равна 10%, при этом температура начала рекристаллизации. на нем равна 450 С, а на другом — 3% и

550 С соответственно. На двух контрольных образцах,. деформированных и отожженных, первый на 10% при 450 С О

1 ч, второй - на 3% при 550 С 1 ч, определяют наименьшую скорость роста кристаллитов, равную О, 5 см/ч.

Вычисляют максимапьную скорость нагрева, которую определяют равной

10 град/ч. Нагрев градиентно деформированной поликристаллической заготовки ведут со скоростью.9 град/ч ® о в диапазоне температур 450-550 С.

После отжига фиксируют, что заготовка приобрела монокристаллическую структуру ..

Пример 3 ° Заготовку из поликристаллической меди размером 25х15х хО 7 мм отжигают в температурном поле ь 5 с градиентом 8 град/мм вдоль длинной стороны в течение 2 ч. Температуру одного конца поддерживают равной 750 С, другого 950 C. Затем заготовку црокатывают до толщины 0,35 мм. На контрольных образцах определяют температуру начала рекристаллизации и скорости роста кристаллитов при этих температурах, устанавливают что температура начала рекристаллиэации того конца, который отжигался в градиентном температурном поле при 750 С, составляет 900 С, другого конца заготовки 1050 С. Наименьшая скорость роста кристаллитов равна.0,5 см/ч.

Вычислением определяют скорость нагрева, равную 15 град/ч. Отжиг заготовки ведут со скоростью нагрева

13, град/ч. Получают заготовку в виде монокристалла.

Таким образом предлагаемый способ по сравнению с известным проще в исполнении, не требует использования громоздких контейнеров, что йоэволяет в одной и той же печи обрабатывать большее количество заготовок одновременно„

Формула из об ре тения

1. Способ выращивания металлических кристаллов, включающий обработку поликристаллических заготовок деформацией,промежуточныеи окончательный рекристаллизационные отжиги, о т л н- ч а ющн и с я тем, что, с целью упрощения процесса и повышения его производительности, предварительно в эаготовке создают градиент движущей силы процесса рекристаллизации, на контрольных образцах определяют тем пературы начала рекристаллизации в начальном Т„ и конечном Т< участках заготовки и соответствующие им скорости роста, на этих участках, а окончательный рекристаллиэационный оФжиг проводят при непрерывном повышенин температуры в диапазоне от Т„ до Т со скоростью v„, определяемой из выражения

Тк-Тн

v c — — - ч и- 1. Р где Ь . - длина заготовки;

v - наименьшая скорость роста кристаллитов в начальном и конечном участках заготовки соответственно при Т„ и Т>, 2. Способ по п. t о т л и ч а юшийся тем, что градиент движущей силы процесса рекристаллиэации создают градиентом степени деформации вдоль заготовки.