DE1444495B2

DE1444495B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Rekristallisation eines polykristallinen Materials

Info

Publication number: DE1444495B2
Application number: DE19631444495
Authority: DE
Inventors: Max Paris; Guillaud Charles Louis Bellevue; Paulus (Frankreich)
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 1962-03-29
Filing date: 1963-03-26
Publication date: 1972-11-16
Also published as: FR1328946A; BE630303A; US3414372A; CH454096A; DE1444495A1; NL290591A; GB969448A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekristallisation eines, polykristallinen Materials chxrch Erhitzen des Materials zusammen mit einem fein darin verteilten Zusatzstoff, dessen Löslichkeit im polykristallinen Ausgangsmaterial ab einer kritischen Temperatur mit steigender Temperatur wächst und der oberhalb der kritischen Temperatur eine beschleunigte Rekristallisation des polykristallinen Materials bewirkt, der bei der kritischen Temperatur fest ist und ein ähnliches Kristallgitter wie das Ausgangsmaterial aufweist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt (deutsche Patentschrift 291 994), Metalldrähte derart herzustellen, daß sie auch bei beträchtlichen Längenabmessungen aus einem einzigen Kristall bestehen, indem der Draht im Verlaufe seines Herstellungsverfahrens durch eine Heizquelle hindurchgeführt und hierbei so stark erhitzt wird, daß an dieser Stelle ein Weiterwachsen eines dort bereits vorhandenen Kristalles oder Kristallkeims eintritt, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Draht an der Heizquelle vorbeigeführt wird, gleich oder geringer bleibt als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Kristallbildung.

Es ist auch bekannt (deutsche Patentanmeldung St 7771 rV/a/12g), an flächenförmigen Katalysatoren, insbesondere Katalysatornetzen aus Platin oder seinen Legierungen, mittels direkter Widerstandserhitzung ein Einkristallgefüge zu erzielen, indem der flächenförmige Katalysator durch einen elektrischen

ίο Strom zwischen wärmeisolierenden, nicht anliegenden Flächen auf die erforderliche, oberhalb der Rekristallisationstemperatur liegende Umwandlungstemperatur in das Einkristallgefüge erhitzt wird, und zwar vorzugsweise in jedem Zeitpunkt nur auf einem Teil

seiner Fläche, wobei die Katalysatorfläche annähernd mit der Geschwindigkeit des Einkristallwachstums relativ zur Erhitzungszone bewegt wird.

Die Erfindung geht demgegenüber von der Tatsache aus, daß gewisse fein unterteilte und in einem polykristallinen Material verteilte Zusatzstoffe bei Erwärmen das Wachstum der Kristalle so lange begrenzen, als diese Zusatzstoffe nicht in dem Gitter des polykristallinen Materials in feste Lösung gehen. Ober- ( halb der Temperatur des In-Lösung-Gehens dieser Zusatzstoffe in dem Gitter nehmen die Abmessungen einiger Kristalle nach Maßgabe dieses In-Lösung-Gehens anormal zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Erscheinung zur Züchtung von Einkristallen aus polykristallinem Material zu nützen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus der Mischung des polykristallinen Materials und des Zusatzstoffes ein Stab gebildet und durch ihn in an sich bekannter Weise in Längsrichtung eine Glühzone durchgeführt wird, wobei längs der Glühzone ein sehr kurzes Temperaturgefälle besteht, dessen untere Grenze unter der kritischen Temperatur und dessen obere Grenze über der kritischen Temperatur, jedoch unter der Schmelztemperatur der Mischung liegt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird zur Gewinnung eines Einkristalles eine Zone geringen Querschnitts in Form einer Einschnürung gebildet, _t

von der als Ausgangspunkt die Glühzone durch den Stab durchgeführt wird.

Es kann auch erfindungsgemäß zur Gewinnung eines Einkristalles zuvor ein Keimkristall am Stabende aufgesetzt werden, es kann aucfy zur Gewinnung eines

Einkristalles der Stab an seiner Oberfläche punktförmig erhitzt werden, bevor das Glühen auf den gesamten Querschnitt des Stabes ausgedehnt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist zur Erhöhung des Temperaturgefälles in der Glühzone Kühleinrichtungen in geringer Entfernung von den Heizeinrichtungen auf.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Bestimmung der kritischen Temperatur eines Zusatzstoffes für ein polykristallines Material gegebener Zusammensetzung,
F i g. 2 schematisch die Bedingungen für dieDurchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 und 4 schematisch Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfah-

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ren an Hand der Umwandlung eines polykristallinen erforderlich, daß dieser Zusatzstoff in pjem polykri-Ferrits, insbesondere eines kubischen Ferrits, in einen stallinen Material eine Diskontinuität in der Größe Einkristall beschrieben, wobei zunächst die Bestim- der Kristalle in Abhängigkeit ypn cjer Temperatur ermung der Bedingungen für die Durchführung des zeugt, welche der der F i g. 1 ähnlich ist. Diese DisVerfahrens erläutert wird. 5 kpntinuität ist vorzugsweise derart, daß das Verhältnis Zu diesem. Zweck wird die Herstellung eines M^n- zwischen den Durchmessern der Kristalle nach unj gan-ZinkTFerats erläutert, d.er dadurch hergestellt vor der kritischen Temperatur wenigstens 20 oder wird, daß für eine ßmier ypn 4 Stunden in einer besser IQQ beträgt. Aus Fig. ί geht ζ.B. hervqr, daß Stickstoff atmpsphäre mit einem Volumprozent Sauer- dieses Verhältnis grpßenprdnungsmäßig 100 für einen stoff ein feingemahlenes Gemisch aus 52,5 Mplprp- io Gehalt von 0,1 Mplprozent SiO₂ beträgt, welches ein zent Fe₂O₃, 28,3 Mplprpzent MnQ und 19,2 Mplpro- günstiger Wert ist.

zent ZnO erhitzt wird. Anschließend werden mehrere Aus diesen Ausführungen geht hervor, daß sich

Proben hergestellt, indem diesem pplykristallinen Kieselerde ζμτ Durchführung des erfindungsgemäßen Material oder dem durch Mahlen d'es (lurch Sinterung Verfahrens als Zusatzstoff für Mangan-ZinkrFerrite des Gemisches hergestellten Ferrits erhaltenen Pulver 15 eignet.

verschiedene Anteile an Kieselerde (SiQ₂) zugesetzt '' Falls bei einem gegebenen pplykristallinen Material werden, welche z. B. 0,1, 0,2 und 0,4 Mpfprozent auf in dem untersuchten Temperaturbereich keine BiI-die Gesamtheit der drei anderen Bestandteile bezo^ dung yon großen Kristallen mit bestimmten Zusatzgen, betragen; diese Proben werden auf verschiedene stoffen festgestellt wird, sind zwei Fälle möglich: Temperaturen erhitzt. ao 1. Der Zusatzstoff ist bei sehr niedriger Temperatur

Wie aus. dem Diagramm der Fig. 1 hervorgeht, in feste tpspng gegangen, und das '\yachstum der Kriwerden als. Werte der Abszisse die Temperaturen in stalle des polykristallinen Materials ist mit der eines. Celsiusgraden aufgetragen, auf welche das Kieselerde polykristallinen Materials gleicher Zusammensetzung, enthaltende pplykristalline Material pcjer Pulver er- aber ohne Zusatzstoff identisch. Jn diesfem Falle ist hitzt wird, während aisOrdinaten ein ypn dem Durchs as der betreffende Zusatzstoff ungeeignet und muß durch messer d der Kristalle in Mikron abhängender Para- einen anderen ersetzt werden. Wenn msbespndere ein meter aufgetragen ist. Es ergibt sich bei beliebigem Qxyd als Zusatzstoff gewählt wurde, muß in diesem Kieselerdegehalt für das gleiche Ausgangsgemisch Falle das betreffende Oxyd nut einer höheren BiI-eine Diskontinuität .der Korngröße bei der gleichen dungswärme ersetzt werden.

Temperatur ypn 1200° C, welche dem In-Lösung- 30 2. Der Zusatzstoff ist bei der höchsten Versuchs-Gehen der Kieselerde in dem Kristallgitter des Man- temperatur noch nicht in Lösung gegangen. Die Knr ganrZink-Ferrits entspricht. Diese Diskontinuität staue des polykristallinen Materials sind dann kleiner wird zweckmäßig dadurch bestimmt, daß für diesen als bei Abwesenheit des Zusatzstoffes. Ejas pplykri-Parameter der Zentralwert der Durchmesser der Kri- stalline Material muß dann bei einer höheren stalle gewählt wird, d.h. ein solcher Kristalldurch- 35 Temperatur geglüht werden, oder es muß — wenn messer, daß 5Q% der Kristalle einen kleineren TOd "" dies nicht möglich ist —rein Zusatzstoff (insbesondere 5Q?/o der Kristalle einen größeren Durchmesser ein Oxyd) mit niedrigerer Bildungswärme gewählt haben. werden.

Dieser Zentralwert ist ypll ausgezogen in F i g. 1 Wenn der Zusatzstoff und die Temperatur des Indargestellt. Daraus ergibt sich, daß bei dem gewähl- 49 Lösung₇Gehens' bestimmt sind, wird der geringste ten Beispiel bei der Temperatur ypn 1200° G der Gehalt an Zusatzstoff gewählt, der diese Diskontumi-: Zentralwert des Durchmessers ypn etwa 3 Mikrqn auf tat in <ier Größe der Kristalle erscheinen läßt, um (die etwa 350 Mikron bei einem Gehalt von 0,1 Mplprp- Eigenschaften des pplykristallinen Materials mögzent Kieselerde übergeht. Dieser Wert ypn 1200° C liehst wenig zu ändern..

stellt die oben definierte kritische Temperatur d.ar. 45 Aus der F i g. 1 ist ersichtlich, da.ß ein Gehalt ypn In dem Diagramm der F ig. 1 sind ebenfalls für die 0,1 ?/o SiO₂ vorzüglich geeignet ist. Im allgemeinen Temperatur vpn 12Q0? G (lie Volumprpzente der grpr liegt der auf die Gesamtheit der anderen Bestandteile ßen Kristalle in dem Material für jeden Kieselerde- bezogene molare Anteil des Zusatzstoffes zwischen gehalt angegeben. Die gestrichelten Kurven geben den e{wa 1 9/oo ^un4 1 '%· größten Durchmesser der Kristalle für die drei obigen 5? Ans dem mit dem Zusatzstoff versehenen pply-Kieselerdenanteile an. kristallinen Material wird ein länglicher Stab gebildet,

Die Temperatur des InrLösung-Gehens ist nicht der eine geradlinige Form haben kann, er kann auch ein dem Zusatzstoff eigentümlicher Parameter, spn_r erne gebogene, geschlossene gepmetrische Form pf_r dem hängt von der Zusammensetzung des pplykristal- weisen, oder eine nicht geschlossene geometrische linen Materials ab. So beträgt z. B. bei einem Man- 55 Form, oder schließlich eine Vieleckfprm. Der größte ganferrit, welcher mittels eines Gemisches hergestellt ' Wert des Querschnittes des Stabes wird dadurch bewurde, welches 5Q Mplprpzent Fe₂Q₃ und 50 Molpro- grenzt, daß der Stab einen hohen Temperaturgradienr zent MnO enthielt und in Stickstoff mit einem Volum- ten ermöglichen muß.

prozent Sauerstoff erhitzt wurde, die kritische Tem- Dieser Stab wird einer derartigen Wärmebehand-

peratur 1225? C, während bei einem Nickel-Zink- fip lung unterworfen, daß die Temperatur des Stabes auf Ferrit, welcher mittels eines Ausgangsgemisches einer- sehr geringen Länge 1 (Fig. 2) yon einem erhergestellt wurde, welches 49,5 Molprpzent Fe₂Q₃, heblich unter der kritischen Temperatur i₀ liegenden 15 Molprozent NiO und 35,5 Mplprozent ZnQ ent- Wert ^₁ auf einen Wert (₂ übergeht, welcher erheblich hielt und in Sauerstoff erhitzt wurde, die kritische größer als die kritische Temperatur, aber kleiner als Temperatur 1300° C beträgt. §5 die Schmelztemperatur des Stoffes des polykristallinen

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- Materials ist, wobei die querliegende Zone A des Starens ist zunächst der dem pplykristallinen Material b.es, in welcher die kritische Temperatur herrscht, zuzusetzende Zusatzstoff zu bestimmen. Hierzu ist »Wachstumsstirn« genannt ist.

In dem oberen Teil der Fig. 2 ist der Stab 1 dargestellt, während in dem unteren Teil dieser Figur als Werte der Ordinate über dem gleichen Abszissenmaßstab wie in dem oberen Teil (Länge L des Stabes) die Änderung der Temperatur t des Stabes dargestellt ist. Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß das Verfahren derart durchzuführen ist, daß beiderseits der Zone A ein hoher Temperaturgradient längs der Länge L des Stabes 1 vorhanden ist.

Schließlich werden die Wachstumsstirn A und der Stab in der Längsrichtung mit einer Geschwindigkeit gegeneinander verschoben, welche höchstens gleich der Geschwindigkeit ist, mit welcher die Wärmebehandlung das polykristalline Material in einen Einkristall umwandelt.

In Fig. 2 ist angenommen, daß die für die Wärmebehandlung benutzten Heizeinrichtungen ortsfest sind und daß der Stab 1 in Richtung des Pfeiles bewegt wird; es ist selbstverständlich, daß auch der Stab ortsfest sein kann und daß die Heizeinrichtungen in zur Pfeilrichtung entgegengesetzten Richtung bewegt werden können.

Je feiner die Zusatzstoffe sind, um so wirksamer sind sie, d. h. um so kleiner ist der erforderliche Anteil als Zusatzstoff. Die Temperatur des In-Lösung-Gehens kann sogar durch eine Verringerung der Korngröße des Zusatzstoffes gesenkt werden. Es ist daher zweckmäßig, daß diese Zusatzstoffe möglichst kleine Abmessungen haben, und zwar insbesondere in der Größenordnung zwischen einigen 10 und einigen 100 Ängström. Dieser Wert ist mit dem der Kristalle des polykristallinen Materials zu vergleichen, welcher in der Größenordnung eines Mikrons lie<n.

Als Zusatzstoff wird vorzugsweise ein Oxycf gewählt, welches sich in dem Kristallgitter des polykristallinen Materials bei einer ziemlich hohen Temperatur löst, insbesondere in dem Bereich von 1200 bis 1450° C, um eine genügend große Wachstumsgeschwindigkeit des Einkristalles zu gewährleisten.

Hierfür steht die Wahl zwischen zwei Lösungen offen:

a) Man kann dem polykristallinen Material einen Zusatzstoff zusetzen, dessen Komponenten infolge ihres Ionenhalbmessers und ihrer Wertinkeit nur bei einer großen Wärmebewegung in Lösung gehen können. Diese Komponenten schlagen sich dann in dem Einkristall während der Abkühlung nieder, insbesondere in Form eines mehr oder weniger komplexen Oxydes bei einem Ferrit oder einem ähnlichen Stoff·

b) es kann auch ein sehr stabiler Zusatzstoff gewählt werden, dessen Gitter erst bei hoher Temperatur zerstört wird, wobei die Komponenten in dem polykristallinen Material in Lösung gehen. Diese zweite Lösung ist zweckmäßiger, da"sie die Herstellung von Einkristallen gestattet, welche von Niederschlägen frei sind. Bei Ferriten werden daher zweckmäßig die Zusatzstoffe unter den Oxyden mit hoher Bildungswärme gewählt, vorausgesetzt, daß sie bei der kritischen Temperatur in festem Zustand bleiben

Zur Herstellung von Ferriteinkristallen kann der Fachmann je nach der Grundzusammensetzun* des Ferrits und der gewünschten kritischen Temperatur die Zusatzstoffe aus der nachstehenden Liste auswählen, welche jedoch keinerlei Beschränkungen darstellen:

Kieselerde Lanthanoxyd La₂O₈. Neodymoyd Nd₂O_?, Praseodymoxyd Pd₂O₃, Scandiumoxyd Sc O₃ Aluminiumoxyd Al₂O₃, Chromoxyd Cr.O,, Gad'oliniumoxyd Ga₂O₃, Thoriumoxyd ThO₂, Hafniumoxyd HfO₂, Zirconiumoxyd ZrO₂, Titanoxyd TiO₂, Tantaloxyd Ta₂O₅ und Niobiumoxyd Nb₂O₅.

Statt als Zusatzstoffe Kationen zu verwenden, welche von denen des polykristallinen Materials verschieden sind, können auch die gleichen Kationen verwendet werden. Es ist jedoch dann erforderlich, das Oxyd des Zusatzstoffes und dem Ferrit gemeinsamen Kations einer Behandlung zur Erhöhung seiner

ίο Stabilität zu unterwerfen. Bei Ferrit kann als Zusatzstoff Fe₂O₃ verwendet werden, welches bei sehr hoher Temperatur, z. B. bei etwa 1000° C geröstet ist, während das zur Herstellung des Ferrits benutzte restliche Eisenoxyd bei einer erheblich niedrigeren Temperatür, z. B. bei etwa 500° C geröstet wird.

Der Temperaturgradient in dem Ferritstab kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe von einer oder mehreren elektrischen Heizwindungen erzeugt werden, die durch Stromwärme und Strahlung oder auch

ao durch Induktion in dem Ferritstab wirken, wenn sie von einem Hochfrequenzstrom durchflossen werden. Die letztere Methode bietet den Vorteil, mehr Wärme in dem Einkristall als in dem polykristallinen Material zu entwickeln, da die Verbindungsstellen der Kristalle den Widerstand des Ferrits erheblich vergrößern, wodurch der Temperaturgradient in der Zone A gesteigert wird. Es muß jedoch wegen des hohen spezifischen Widerstandes der Ferrite ein mit sehr hoher Frequenz arbeitender Generator benutzt werden.

Die Energiequelle muß genügend stabil sein, um eine ungewünschte Verschiebung der Zone A zu verhindern. Ferner ist es notwendig, den Einkristallabschnitt der Probe auf eine genügend hohe Temperatur zu erhitzen, um eine zu große Absorption von Wasserstoff aus der Behandlungsatmosphäre zu vermeiden, welche im allgemeinen Niederschläge erzeugt. Infolge der Wichtigkeit der Erzeugung eines möglichst hohen Temperaturgradienten können mit den durch die Windungen gebildeten Heizeinrichtungen Kühleinrichtungen kombiniert werden. Derartige Kühlmittel werden z. B. durch einen Kühlring gebildet, welcher sich in geringer Entfernung von der entsprechenden Heizwicklung am Stab befindet. Sie tragen zur Bildung einer ebenen Wachstumsstirn bei.

Wenn das polykristalline Material ein Ferrit ist, kann dieses bei einer ersten Erhitzung durch Sinterung des Gemisches der pulverisierten Oxyde eines jeden der Kationen gebildet werden. Es ist auch möglich, in einem einzigen Arbeitsgang diese Oxyde zur Bildung des polykristallinen Materials zu sintern und den Einkristall zu bilden, wobei dieses letztere Verfahren die Erzielung eines größeren Temperaturgradienten ermöglicht. Es ist jedenfalls stets ein polykristallines Material entweder von Anfang an über die ganze Länge des Stabes (Fall der vorherigen Sinterung) oder in einer örtlichen Zone desselben (Fall der kombinierten Sinterungenbildung des Einkristalles) vorhanden.
Bevor mit der Verschiebung der Wachstumsstirn A in bezug auf den Stab des polykristallinen Materials begonnen wird, muß dieser an der Stelle dieser Stirn und wenigstens auf dem größten Teil derselben einen Einkristallkeim aufweisen.

Zur Herstellung eines derartigen Einkristallkeims können beispielsweise die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Anordnungen verwendet werden.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Anordnung wird in der Nähe des Endes des Stabes 1 ein Kegel 8 vorgesehen.

Der geringe Querschnitt, an welchem somit die Erhitzung beginnt, vergrößert die Wahrscheinlichkeit, daß sich nur ein einziger Kristall in der Länge des Stabes entwickelt. Nach genügender Entwicklung des Keims an der Spitze des Kegels 8 braucht dann nur noch der Stab 1 und die Heizwindung 4 mit einer geeigneten Geschwindigkeit gegeneinander verschoben zu werden.

Zur Verschiebung des Stabes kann eine Mikrometerschraube 13 benutzt werden, welche mit einer Mutter 14 im Eingriff steht und von einem Motor 15 und einer Übertragung 16 mit sehr geringer Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt wird.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung werden zwei unabhängige, zu dem Stab 1 oder 2 gleichachsige Windungen 5 und 6 und ein praktisch punktförmiges Heizelement benutzt, welches z. B. durch den Scheitel einer haarnadelförmigen elektrischen Heizwindung 12 gebildet wird. Mittels dieses Heizelementes wird an der Oberfläche des Stabes 1 oder 2 ein heißer Punkt erzeugt, der nach Entwicklung eines Einkristalles in der Nähe dieses heißen Punktes mittels der Windungen 5 und 6 über den ganzen Querschnitt des Stabes verschoben werden kann. Wenn der Kristall den ganzen Querschnitt des Stabes einnimmt, werden die beiden Windungen 5 und 6 mit der gewählten Wachstumsgeschwindigkeit (in bezug auf einen Festpunkt bestimmte Geschwindigkeit) voneinander entfernt. Dieses Verfahren ermöglicht die Verdoppelung der Wachstumsgeschwindigkeit des Einkristalles. Die Geschwindigkeit der Wachstumsstirn a beträgt einige 10 bis einige 100 Mikron in der Stunde.

Das Verfahren zur Herstellung von Einkristallen, ausgehend von einem polykristallinen Material, ist grundsätzlich auf alle Ferrite (Spinelle, Hexaferrite), kubische Ferrite (Ferrospinelle) und hexagonale Ferrite (Hexaferrite), Perowskite, Granate beliebiger Zusammensetzung sowie auch für Rubine anwendbar. Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird weder ein Tiegel noch ein Flußmittel benutzt.

Die örtliche Erhitzung der Probe erfordert nur eine geringe Leistung, die Vorrichtung ist einfach und benötigt wenig Platz.

Die Wachstumstemperatur des Einkristalles muß eindeutig unter dem Schmelzpunkt des Ferrits liegen. Es ist daher notwendig, für die Behandlung zur Bildung des Einkristalles einen Partialsauerstoffdruck aufrechtzuerhalten, welcher dem Dissoziationsdruck des Ferrits das Gleichgewicht hält, ohne eine Druckkammer zu benutzen.

Die Herstellung eines Einkristalls kann zu einem beliebigen Zeitpunkt unterbrochen und wieder aufgenommen werden. Nach einer Unterbrechung genügt es dann, den Vorgang einige 10 Mikron hinter der Stirn des In-Lösung-Gehens des Zusatzstoffes wieder aufzunehmen.

Die Menge des Zusatzstoffes ist sehr gering und beträgt größenordnungsmäßig ein Tausendstel der Gesamtmasse. Es ist möglich, Einkristalle gleicher Zusammensetzung mit verschiedenen Zusatzstoffen zur Bildung des Einkristalles herzustellen und somit den Zusatzstoff entsprechend der Verwendung des Einkristalles zu wählen. Wie bereits oben erwähnt, kann man sogar als Zusatzstoff eines des zur Herstellung des Ausgangsstoffes verwendeten Oxydes verwenden, vorausgesetzt, daß dieses Oxyd einer seine Stabilität erhöhenden Behandlung unterworfen wurde. Schließlich gestattet das erfindungsgemäße Verfah-

lu ren unter sehr ähnlichen Bedingungen polykristalline Materialien und Einkristalle fast identischer Zusammensetzung herzustellen.

Als Beispiel sind nachstehend die verschiedenen Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur

t5 Herstellung des Einkristalles für ein Mangan-Zink-Ferrit angegeben, welcher mittels des ersten oben angegebenen Ausgangsgemisches hergestellt ist, d. h. eines Gemisches mit 52,5 Molprozent Fe₂O₃, 28,3 Molprozent MnO und 19,2 Molprozent ZnO. Diesem

ao Ausgangsgemisch werden 0,1 Molprozent Kieselerde als Zusatzstoff zugesetzt. Bei dieser Zusammensetzung beträgt die Temperatur des Beginnes des InLösung-Gehens des Zusatzstoffes "1200° C (siehe Fig. 1). Man stellt zunächst durch Sinterung des obigen Gemisches während 4 Stunden bei 1100° C in einer 1 Volumprozent Sauerstoff enthaltenden Stickstoffatmosphäre einen zylindrischen Ferritstab von etwa 50 mm Länge und 5 mm Durchmesser her. Dann verschiebt man diesen Stab mit einer Geschwindigkeit von 100 Mikron in der Stunde oder mit einer etwas größeren Geschwindigkeit, welche insbesondere bis 200 Mikron in der Stunde geht, in einem Ofen, dessen Temperaturgradient bei 1200° C 150⁰C je mm beträgt.

Dieser Ofen wird durch Hochfrequenz beheizt und durch ein zylindrisches Rohr aus Platin mit 25 % Iridium gebildet. Dieses Rohr hat folgende Abmessungen: Länge 9 mm, Innendurchmesser 6 mm, Außendurchmesser 7 mm.

Unter diesen Bedingungen entwickelt sich der Einkristall in der zu der Bewegungsrichtung des zylindrischen Ferritstabes entgegengesetzten Richtung.

Man kann auf die gleiche Weise für die Manganferrite und Nickel-Zink-Ferrite vorgehen, insbesondere diejenigen, welche die obigen Eigenschaften haben und für welche die Temperaturen des InLösung-Gehens angegeben wurden.

Die gleichen Bedingungen können ganz allgemein für die anderen Kristalle beibehalten werden, wie Hexaferrite, Perowskite, Rubine und Granate. So kann man für einen Hexaferrit, dessen Ausgangsgemisch 84 Molprozent Fe₂O₃ bei 15 Molprozent BaO enthält, als Zusatzstoff Aluminiumoxyd verwenden (ein Molekül für die 99 Moleküle der beiden anderen Oxyde). In diesem Fall erfolgt die erfindungsgemäße Wärmebehandlung in Luft, wobei die kritische Temperatur 1325° C beträgt.

Als polykristallines Material kann auch ein Metall benützt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209 547/5Π

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rekristallisation eines polykristallinen Materials durch Erhitzen des Materials zusammen mit einem fein darin verteilten Zusatzstoff, dessen Löslichkeit im polykristallinen Ausgangsmaterial ab einer kritischen Temperatur mit steigender Temperatur wächst und der oberhalb der kritischen Temperatur eine beschleunigte Rekristallisation des polykristallinen Materials bewirkt, der bei der kritischen Temperatur fest ist und ein ähnliches Kristallgitter wie das Äusgangsmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Mischung des poly? kristallinen Materials und des Zusatzstoffes ein Stab gebildet und durch ihn in an sich bekannter Weise in Längsrichtung eine Glühzone durchgeh führt wird, wohei längs der Glühzone ein sehr kurzes Temperaturgefälle besteht, dessen untere Grenze unter der kritischen Temperatur und dessen obere Grenze über der kritischen Temperatur, jedoch unter der Schmelztemperatur der Mischung liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung eines Einkristalls eine Zone geringen Querschnitts in Form einer Einschnürung gebildet wird, von der als Ausgangspunkt die Glühzone durch den Stab durchgeführt wird:

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung eines Einkristalls zuvor ein Keimkristall am Stabende aufgesetzt wird. /

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung eines Einkristalles der Stab an seiner Oberfläche punktförmig erhitzt wird, bevor das Glühen auf den gesamten Querschnitt des Stabes ausgedehnt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Temperaturgefälles in der Glühzone Kühleinrichtungen in geringer Entfernung von den Heizeinrichtungen angeordnet sind.