Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы проблема кристаллографических особенностей роста крнстадлоз о малой энтропией плавления (включая практически все металлы) изучаются весьма интенсивно. Новый интерес к этоГг проблеме возник в связи с теоретическими работами по дендритному росту, где был сделан принципиальный вывод о решающей роди анизотропии поверхностной энергии в формировании дендритной морфологии. Немногочисленные расчетные и экспериментальные -работы в области направленной кристаллизации затрагивали до сих пор области малых отклонений от равновесия и малых углов вблизи яизкоиядексннх кристаллографических направлений. В то же время, прямые эксперименты по наблюдению за фронтом кристаллизации прозрачных веществ в двумерном случае обнаружили нетривиальные последствия, к которым приводит большое отклонение от кристаллографической ориентации преимущественного роста. Обнаруженные эффекты дают возможность объяснить закономерности реального структуроосразовашя, однако для этого было необходимо провести последовательное изучение структур роста, ^ормирупшихся для различных ориентации кристаллов в широком интервале параметров выращивания. Проблем кристаллографических зсобекностей морфологии фронта связана не только с новым уровнем юяякания процессов затвердевания металлов, но и с взаимной обусловленностью этих процессов и достижением более высоких физико-леханических свойств материалов. Последние в значительной степені определяются структурой малоугловых границ (ШТ), образуюших-:я в процессе выращивания. Однако до сих пор кристаллографяче-:кая обусловленность ЮТ отмечалась лишь в общем плане, без вы-гсяения относительного вклада факторов, связанных со структурой юста.
Основные задачи исследования:
-
Выяснить особенности формирования структуры монокристалле с различными типами решетки (ГПК и ГП7) на начальных стадиях :отери устойчивости для различных ориентации выращивания.
-
Определить, являются ли обнаруженные ранее типы ячеек удлиненные, равноосные) присущими определенным ориентапяям, ndo они могут реализоваться для различных кристаллографических аправлений в зависимости от условий выращивания.
-
Изучить роль кристаллографической ориентации выращивания в формировании дендритной структуры двухкомпонентного сплава.
-
Исследовать влияние ростовой структуры на закономерности образования мадоугловых границ при различных задаваемых ориен-тацаях выращивания.
Научная новизна.
В работе впервые исследована эволвшя ростовой структуры, связанная не только с параметрами выращивания, но и кристаллографической ориентацией. При этом, в отличие от других работ, применялось прецизионное задание ориентации кристаллов, а также широкий интервал параметров выращивания,, охватывавший область от плоского до дендритного фронта кристаллизации. Использовались кристаллы с различной структурой решетки, что позволило впервые . построить общую схему эволюции структуры роста и ЮТ для типичных металлических кристаллов.
Практическая ценность.
Полученные в работе морфологические закономерности могут служить основой для целенаправленного модифицирования ростовой и дислокационной структуры в практике выращивания монокристаллов с заданным распределением примесей и дефектов.
Обнаруженные эффекты плитеобразования в.сплавах с дендритной структурой позволяют разработать основы технологии, предусматривающей существенное сЕияение структурной и концентрационной неоднородности.
Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:
-
Влияние ориентации выращивания монокристаллов металлических твердых растворов на морфологии ыежфазвой границы и соответствующую сегрегационную субструктуру зависит от степени отклонения системы от равновесия: оно пренебрежимо мало при небольших отклонениях; определяет тип морфологии в области ячеистого роста; задает геометрию расположения дендритов при больших отклонениях от равновесия.
-
В зависимости от взаимной ориентации кристаллографического направления выращивания монокристалла и плоскостей, обра-
зованных направленяяш преимущественного роста, характерными типами ячеистой структуры являются равноосные, удлиненные ячейки с непрерывными ыежъячеистнми промежутками, либо хаотически разветвленные ячейки.
3. Морфология малоугловых границ монокристаллов металлических твердых растворов начиная с определенной степени развития неустойчивого Фронта кристаллизации совпадает с характерными . типами ростовых ячеек, что обусловливает характер зависимости структурного совершенства монокристаллов от направления выращивания и анизотрошпо совершенства монокристаллов одной и той же ориентации.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на:
71 Международной конференции по росту кристаллов, г. Москва, 1980 г.;.
X Всесоюзном совещании "Получение, структура, физические свойства и применение монокристаллов тугоплавких и редких металлов", г. Москва;
I Уральской школе по росту кристаллов металлов и иятерме-таллидов из расплава, Г. Свердловск, 1990 г.;
П Уральской школе по росту кристаллов металлов и интерме-галлидов из расплава, г. Свердловск, 1991 г.;
ОТ Всесоюзной конференции по росту кристаллов, г. Харьков, [992 г.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 5 печатных іаботах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит аз вве-[ения, четырех глав, общих выводов, заключения, списка литера-уры. В диссертации содержится 207 страниц (из них текста 156 границ), таблиц - 7 , рисунков - 66 , 158 ссылок на работн оветских и зарубежных авторов.
