CS272599B1 - Method of crucible sintering from molybdenum,tungsten or their compounds - Google Patents
Method of crucible sintering from molybdenum,tungsten or their compounds Download PDFInfo
- Publication number
- CS272599B1 CS272599B1 CS539888A CS539888A CS272599B1 CS 272599 B1 CS272599 B1 CS 272599B1 CS 539888 A CS539888 A CS 539888A CS 539888 A CS539888 A CS 539888A CS 272599 B1 CS272599 B1 CS 272599B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- temperature
- degrees
- crucible
- tungsten
- molybdenum
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000005245 sintering Methods 0.000 title claims description 12
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 title claims description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 title claims description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title description 3
- UDKYUQZDRMRDOR-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W][W] UDKYUQZDRMRDOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- PMVSDNDAUGGCCE-TYYBGVCCSA-L Ferrous fumarate Chemical compound [Fe+2].[O-]C(=O)\C=C\C([O-])=O PMVSDNDAUGGCCE-TYYBGVCCSA-L 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052774 Proactinium Inorganic materials 0.000 description 1
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009770 conventional sintering Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N oxotungsten Chemical class [W]=O VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu sintrace kelímků z molybdenu, wolframu nebo jejich směsí pro pěstování vysokotajících monokrystalů oxidů kovů, vyrobených isostatickým lisováním práškovitých kovů.
Kelímky z molybdenu, wolframu nebo jejich slitin se vedle kelímků z platiny nebo iridia používají pro pěstování monokrystalů vysokotajících oxidů kovů tažením z taveniny.
Příkladem mohou být monokrystaly safíru, používané například pro výrobu speciální optiky, substráty pro epitaxní vrstvy polovodivých materiálů skalpely pro oční chirurgii, dále monokrystaly rubínu, yttrito-hlinitého granátu nebo perovskitu dopovaných neodymem pro pevnolátkové lasery, nebo dopovaných cerem pro scíntilační elementy citlivé na dopad detektorů.·
Kelímky z molybdenu, wolframu nebo jejich slitin mohou být použity pro pěstování uvedených monokrystalů ve vakuu, nebo v ochranné atmosféře inertního nebo redukčně působícího plynu na rozdíl od kelímků z iridia, kde lze používat mírně oxidační atmosféru. Procesy pěstování monokrystalů jsou dlouhodobého charakteru, takže na kelímcích se požaduje odolnost proti působení teplot v rozmezí 2 000 až 2 200 °C a životnost alespoň 1 000 hodin. Kromě tohoto tepelného zatížení, jsou kelímky namáhány také mechanickým pnutím, vznikajícím při roztavování taveniny zbylé po předcházejícím cyklu pěstování v kelímku. Kelímky lze vyrábět v podstatě třemi způsoby. Soustružením z kovového polotovaru, vyrobeného odlitím v peci s elektronovým ohřevem. Tyto kelímky obvykle trpí silnější rekrystalizací a při jejich výrobě vzniká hodně odpadu. Kondenzací a rozkladem těkavých sloučenin, například hexagluoridu wolframu na grafitovém vyhřívaném jádře. Tato technologie vyžaduje náročné aparatury.
Kelímky lze nejlépe vyrábět známým postupem práškové metalurgie, kdy se práškové kovy molybden, wolfram nebo jejich směsi vylisují do žádaného tvaru a následně podrobí sintraci. Běžné sintrační postupy, používané pro zpracování ingotů, sloužících k následné výrobě drátů, tyčí a plechů jsou založeny na sintraci v atmosféře vodíku, a to v případě molybdenu na teploty 1 500 až 1 700 °C v případě wolframu potom dvoustupňové a to nejprve na 1 300 až 1 400 °C v peci s odporovým topným systémem a potom pod zvony ve vodíku, ohřevem přímým průchodem proudu wolframovými ingoty na 2 700 až 3 100 °C.
V dalším postupu jsou ingoty za zvýšené teploty zpracovány buá válcováním na plechy, nebo kováním na tyče a dráty. Tyto postupy nejsou vhodné pro sintraci kelímků, a to ze dvou důvodů: jednak rychlostí ohřevu používané u tvarově jednoduchých ingotů jsou příliš velké, což má u kelímků za následek vysoké teplotní gradienty, zejména v přechodu dno-stěna kelímku, kde potom vznikají praskliny. Jednak kelímky nemohou být na rozdíl od ingotů podrobeny přímému ohřevu jejích připojením na zdroj proudu, ani dále zpracovávány mechanicky za zvýšené teploty (kování, válcování) protože při těchto procesech dochází ke zhutnění a částečnému dočištění od sloučenin kovů s plyny, které byly adsorbovány na povrchu kovových zrn (Η^Ο, COg, ®2’ θ2^ a í^i sintraci ve vodíku byly uzavřeny v pórech materiálu. Pokud sloučeniny s těmito plyny v materiálu zůstanou, zhoršují jeho rekrystalizační vlastnosti a zvyšují jeho porovitost.
Uvedené nedostatky řeší způsob sintrace kelímků z molybdenu, wolframu nebo jejich směsí připravených lisováním práškovitých kovů podle tohoto vynálezu, vyznačující se tím, že kelímek se zahřívá nejprve ve vakuu o zbytkovém tlaku plynů 10“^ až 10“^Pa průměrnou rychlostí 2,5 až 3,3 °C min-1 až do teploty 600 + 20 °C, dále už pouze v atmosféře vodíku průměrnou rychlostí 0,8 až 1,6 °C min-1 do teploty 700 + 20 °C, dále rychlostí 3,8 až 7,7 °C min-^ do teploty 2 100 + 100 °C, kde se provede výdrž po dobu 4 až 8 hodin a potom se kelímek ochladí libovolnou rychlostí na teplotu 20 °C.
CS 272599 Bl
Pří zahřívání ve vakuu dojde k desorpci vlhkosti, CO2, N2, O2 z kelímku. Při zahřívání ve vodíku do 700 + 20 °C dojde k redukci oxidů molybdenu nebo wolframu na zrnkách kovu na příslušný kov. Při zahřívání na 2 100 + 100 °C ve vodíku dojde k vlast ní sintraci již přečištěného výlisku, k jeho smrštění a zhutnění na 94 až 98 % teoretické hustoty.
Popsaný sintrační postup umožňuje výrobu kelímků s vysokou hustotou, bez trhlin a v důsledku odstranění absorbovaných nečistot v počátečních fázích sintrace, také omezeni sklonu k rekrystalizací kelímku během dlouhodobého namáhání při vysokých teplotách při pěstování krystalů. Při rekrystalizací dochází k růstu zrn a koncentraci nečistot na rozhraní zrn, kde dochází obvykle také při provozu k poruše těsnosti, a tím i zničení kelímku.
Kelímky sintrované podle tohoto postupu se svojí kvalitou hodí pro pěstování vysokotajících kysličníkových monokrystalů.
Příklad 1
V isostatickém lisu byl vylisován kelímek z práškovitého wolframu tlakem 150 MPa. Kelímek měl válcovitý tvar a rozměry pro lisování byly: 0 vnější = 86 mm vnitřní = 68 mm
V vnější = 80 mm.
Kelímek byl umístěn do pece vybavené topným systémem z wolframového drátu, stíněným soustavou stínících válců a vík z molybdenového plechu. Vnější pláší pece je tvořen dvojitou vodou chlazenou nerezovou nádobou, napojenou na vakuový čerpací systém a přívody vodíku a argonu. Teplota se měřila optickým pyrometrem IRCON.
Postup sintrace:
1. Pec čerpána na vakuum 2.1O-5Pa a zároveň zvyšována teplota průměrnou rychlostí 3,1 °C min-1 do výše 610 °C. Po ustálení vakua na 8.10-^Pa byl do pece napuštěn vodík, který dále pecí procházel rychlosti 2 1 min-''· a na výstupu vyhoříval, a to i po další 2 operace.
2. Teplota v peci se zvyšovala průměrnou rychlostí 1,5 °C min-''’ do 690 °C.
3. Růst teploty se zrychlil na 7 °C min-1 do konečné teploty 2 100 °C .
4. Vstup a výstup vodíku uzavřen dále se pokračovalo ve stacionární atmosféře v zahřívání na 2 100 °C po dobu 5 hod. Potom byla pec vypnuta a za 3 h vyjmut vysintrovaný kelímek, který měl následující rozměry: 0 vnější = 72,9 mm vnitřní = 58,0 mm
V vnější = 67,4 mm
Průměrné smrštění sintraci bylo 15 %. Měrná hmotnost určená vážením v kapalině byla 18,3 gem5, což odpovídá 95 % teoretické hodnoty. Kelímek byl bez prasklin a byl použit pro tažení monokrystalů safíru z taveniny na zárodku. Celková životnost kelímku byla 1 500 pracovních hodin.
Příklad 2
Na obdobném zařízení popsaném v příkladě 1 byl vylisován a žíhán kelímek připravený z práškovitého molybdenu, stabilizovaného přídavkem 1 vah % AlgO^ a 1,5 vah %
CS 272599 Bl
Po vylisování byly rozměry tyto
| 0 | vnější | = 121 mm |
| 0 | vnitřní | = 99 mm |
| V | vnější | = 128 mm |
Postup sintrace:
1. Pec čerpána, na vakuum 5.10-^ pa. Zároveň zvyšována teplota průměrnou rychlostí 2,8 °C min-·*· do výše 620 °C. Po ustálení vakua na 2.10”^Pa byl do pece napuštěn vodík, který dále pecí procházel rychlostí 3 1 min a na výstupu vyhoříval, a to i po další 2 operace.
2. Teplota v peci se zvyšovala průměrnou rychlostí 1,2 °C min-^ do 720 GC.
3. Růst teploty se zrychlil na 5,5 °C min-·1· do konečné teploty 2 050 °C.
4. Vstup a výstup vodíku uzavřen, dále se pokračovalo ve stacionární atmosféře v zahřívání na 2 050 °C po dobu 6 h.. Potom byla pec vypnuta a za 4 h vyjmut vysintrovaný kelímek, který měl následující rozměry: 0 vnější = 101,5 mm vnitřní = 82,5 mm V vnější = 108 mm —3
Průměrné smrštění sintrací bylo 16,8 %. Měrná hmotnost činila 9,65 g cm , což je 94 % teoretické hodnoty čistého molybdenu. Kelímek neměl žádné praskliny ani nebyl rekrystalizováný a byl prakticky využit pro pěstování laserových monokrystalů Y^AljO^g: Nd z taveniny.
Celkové životnost kelímku byla 1 300 pracovních hodin. ·
Claims (1)
- PŘEDMĚT VYNÁLEZUZpůsob sintrace kelímků z molybdenu, wolframu nebo jejich směsí, připravených lisováním práškovitých. kovů, vyznačující se tím, že kelímek se zahřívá nejprve ve vakuu o zbytkovém tlaku plynů 10~2 až 10~* Pa průměrnou rychlostí 2,5 až 3,3 °C min”}· až do teploty 600 + 20 °C, dále už pouze v atmosféře vodíku průměrnou rychlostí 0,8 až 1,6 °C min-1 do teploty 700 + 20 °C, dále rychlostí 3,8 až 7,7 °C min-1 do teploty 2 100 + 100 °C, kde se provede výdrž po dobu 4 až 8 hodin a potom se kelímek ochladí libovolnou rychlostí na teplotu 20 °C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS539888A CS272599B1 (en) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | Method of crucible sintering from molybdenum,tungsten or their compounds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS539888A CS272599B1 (en) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | Method of crucible sintering from molybdenum,tungsten or their compounds |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS539888A1 CS539888A1 (en) | 1990-05-14 |
| CS272599B1 true CS272599B1 (en) | 1991-02-12 |
Family
ID=5398816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS539888A CS272599B1 (en) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | Method of crucible sintering from molybdenum,tungsten or their compounds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS272599B1 (cs) |
-
1988
- 1988-08-02 CS CS539888A patent/CS272599B1/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS539888A1 (en) | 1990-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5296024B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物結晶を成長させるための高圧ベッセル、ならびに高圧ベッセルおよびｉｉｉ族窒化物結晶を用いてｉｉｉ族窒化物結晶を成長させる方法 | |
| US2548897A (en) | Process for melting hafnium, zirconium, and titanium metals | |
| CA2439423A1 (en) | Method for producing large diameter ingots of nickel base alloys | |
| CN102069189A (zh) | 一种制备高纯材料的粉末冶金方法 | |
| CN112725658B (zh) | 一种钛铝合金靶材的制备方法 | |
| CN107935572A (zh) | 一种具有特殊微结构的陶瓷材料及其制备方法 | |
| WO2007108338A1 (ja) | 窒化物単結晶の製造方法および装置 | |
| JP5187848B2 (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| RU2618038C2 (ru) | Способ получения жаропрочного сплава на основе ниобия | |
| Taylor et al. | The constitution diagram of the molybdenum-hafnium binary system | |
| CN114941098B (zh) | 一种难熔高熵合金及其制备方法和应用 | |
| CN111085827A (zh) | 大尺寸高密度光亮铱坩埚的制造方法 | |
| CS272599B1 (en) | Method of crucible sintering from molybdenum,tungsten or their compounds | |
| CN108866627A (zh) | 一种钕铒共掺gyag激光晶体及其制备方法 | |
| McLaren et al. | The sintering of uranium mononitride | |
| JPS606307B2 (ja) | セレン化亜鉛多結晶体の製造方法 | |
| JP2015140291A (ja) | サファイア単結晶育成用坩堝およびこの坩堝を用いたサファイア単結晶の製造方法 | |
| KR101500657B1 (ko) | 니켈-알루미늄 합금 분말 저온 제조 방법 | |
| He et al. | BaZrO3 refractory applied to the directional solidification of TiAl alloys | |
| CN115305567A (zh) | 一种提高热挤压n型碲化铋性能均匀性的方法 | |
| CN114892032B (zh) | 一种Mo-Nb-V-Ta系高熵合金的制备方法 | |
| CN114086132B (zh) | 一种铜镓靶材及其制备方法与应用 | |
| CN119020848B (zh) | 一种制备Cr(23-x)FexC6单晶的方法及制备得到的晶体材料 | |
| CN111778428B (zh) | 一种Mg-Zn-Sr纳米晶及其制备方法 | |
| KR101060525B1 (ko) | 고활성, 고융점 금속 또는/및 합금의 제조방법 |