JPH1025193A - モリブデンまたはタングステンの結晶方位制御 単結晶とその製造方法 - Google Patents

モリブデンまたはタングステンの結晶方位制御 単結晶とその製造方法

Info

Publication number
JPH1025193A
JPH1025193A JP8178060A JP17806096A JPH1025193A JP H1025193 A JPH1025193 A JP H1025193A JP 8178060 A JP8178060 A JP 8178060A JP 17806096 A JP17806096 A JP 17806096A JP H1025193 A JPH1025193 A JP H1025193A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
molybdenum
tungsten
orientation
crystal orientation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8178060A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2920202B2 (ja
Inventor
Tadayuki Fujii
忠行 藤井
Kinichi Honda
均一 本多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Research Institute for Metals
Original Assignee
National Research Institute for Metals
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Research Institute for Metals filed Critical National Research Institute for Metals
Priority to JP8178060A priority Critical patent/JP2920202B2/ja
Priority to US08/890,005 priority patent/US5916363A/en
Publication of JPH1025193A publication Critical patent/JPH1025193A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2920202B2 publication Critical patent/JP2920202B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B1/00Single-crystal growth directly from the solid state
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の溶融法における種付け(Seedin
g)等の熟練を要する工程を必要とすることなく、規
模、形状などの制約を受けることもなく、結晶方位を制
御されたモリブデンまたはタングステンの単結晶を容易
に提供する。 【解決手段】 カルシウムおよびマグネシウムの少なく
とも一方を総量で0.007〜0.090原子%モリブ
デンまたはタングステンに含有させた多結晶体を所定形
状の成形体に加工し、成形体の端部を局部加熱すること
により、多数の結晶粒を発生させ、所望の結晶方位粒の
みを選択焼鈍によって全体に成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、モリブデンまた
はタングステンの結晶方位制御単結晶とその製造方法に
関するものである。さらに詳しくは、この発明は、物理
的または化学的特性が結晶の特定方位によって大きく変
動するコレクターおよびエミッター素子等の熱電子発電
材料に有用であり、また、強度、耐久性が結晶方位に大
きく依存するセラミック焼成用敷板やウラン還元用敷板
等の耐熱性材料等にも有用な、結晶方位を所定のものに
制御したモリブデンまたはタングステンの単結晶とその
製造方法に関するものである
【0002】。
【従来の技術とその課題】従来より、モリブデン金属や
タングステン金属は、非酸化性の雰囲気中で2000℃
以上の高温にも耐えるという優れた高温強度特性を示す
ことから、原子炉用炉材、セラミック焼成用敷板やウラ
ン還元用敷板、発熱体、高温用反射板、ボート、ルツボ
等の構造材料として有用な、超耐熱金属材料であること
が知られている。
【0003】しかしながら、これらは、実際の高温での
使用時には、多結晶体の結晶粒の粗粒化や再結晶脆性を
引き起こすため、超耐熱材料としての特性を十分に発揮
することができず、その用途開発や利用分野には制限が
あるという問題があった。そこで、これらの多結晶体の
モリブデンやタングステンの欠点を解消するために、こ
れまでにも再結晶法により結晶粒を粗大化したものや単
結晶化したもの等が開発されており、構造材料としての
用途開発において問題とされてきた結晶粒界脆化(再結
晶脆化)の問題点は解決されつつある。
【0004】しかしながら、近年、モリブデン、タング
ステン等の単結晶金属が機能材料として注目され、熱電
子発電用のコレクターやエミッター材料、半導体の基盤
材料、接点材料、レーザー反射鏡材料等への利用が検討
されるにともなって、機能性材料への展開にとって重要
な要件としての特定の結晶方位を有する単結晶体の実現
が求められている。ところが、これまでに開発され、提
案されている方法による単結晶化では、結晶学的な結晶
方位が定まらず、単結晶材料に最も必要な結晶方位の異
方性から生じる材料の物理的、化学的、機械的な特性を
十分に発揮できないばかりでなく、特定の結晶方位(結
晶面、方向)を持つ単結晶材料に対する需要にも応えら
れないのが現状である。
【0005】モリブデンやタングステン等の単結晶化の
方法としては溶融法も知られており、この方法は、たと
えば種結晶をあらかじめ用意し、素材に溶融接合するこ
と等によって結晶方位を制御した単結晶とするものであ
るが、この溶融接合の方法ばかりでなく、一般的な溶融
法(引き上げ法、帯溶融法)も含めた溶融単結晶化の方
法の場合は、その単結晶化の規模や、形状などに制約が
あり、製造技術としてもかなりの熟練を要するという問
題がある。
【0006】そこでこの発明は、以上通りの事情を鑑み
てなされたものであり、従来の溶融法における種付け
(Seeding)等の熟練を要する工程を必要とする
ことなく、また、その単結晶化の規模や形状などの制約
を受けることもなく簡便に製造することができ、単結晶
化の規模や形状の自由度のある、新しい結晶方位を制御
されたモリブデンまたはタングステンの単結晶とそれら
の製造方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、モリブデンまたはタングステン
に対してカルシウムおよびマグネシウムの少なくともい
ずれか一方が総量で0.007〜0.090原子%含有
されている単結晶であって、結晶が所定の方位に制御さ
れていることを特徴とするモリブデンまたはタングステ
ンの結晶方位制御単結晶を提供する(請求項1)。
【0008】さらにこの発明は、カルシウムおよびマグ
ネシウムの少なくともいずれか一方が総量で0.007
〜0.090原子%含有されているモリブデンまたはタ
ングステンの多結晶体からなる成形体をその端部におい
て局部加熱して複数の結晶方位を有する2次再結晶粒を
生成させ、そのうちの所望の結晶方位粒のみを選択焼鈍
によって成長させることを特徴とするモリブデンまたは
タングステンの結晶方位制御単結晶の製造方法をも提供
する(請求項2)。
【0009】また、この発明は、所望の結晶方位粒の選
択とその焼鈍による結晶成長のために、成形体の端部に
機械的に複数の切り込みを入れ切り込みによって形成さ
れた各々の突起部に、局部加熱によって結晶方位の相違
する2次再結晶粒を各々生成させ、このうちから所望の
方位の結晶粒を持つ突起部のみを残して他は除去し、次
いで残された突起部を含めて全体を焼鈍すること(請求
項3)や、光ビーム集光加熱によって、局部加熱や選択
焼鈍を行うこと(請求項4)、X線ラウエ回折法によっ
て、複数種の結晶方位を有する2次再結晶粒の中から所
望の結晶方位を有する結晶粒を選択すること(請求項
5)等をその態様としている。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明においては、以下の一般
的手順によって、結晶方位が所望のものに制御されたモ
リブデンまたはタングステンの単結晶が製造される。 <1>モリブデンまたはタングステンに対してカルシウ
ムおよびマグネシウムの少くともいずれか一方が総量で
0.007〜0.090原子%含有されている金属の多
結晶体からなる成形体を得る。
【0011】このことは、たとえば、カルシウム酸化物
粉および/またはマグネシウム酸化物粉の少なくとも一
方をカルシウム/マグネシウムの元素総量で0.007
〜0.090原子パーセント、純モリブデン粉またはタ
ングステン粉に添加し、粉末冶金工程(混合、成形、焼
結工程)により焼結体(インゴット)を作製することに
より行われる。
【0012】<2>熱間および温間加工等によって適宜
な形状とした成形体の端部を局所加熱し、複数の結晶方
位を有する2次再結晶粒を生成させる。このことをより
具体化するためには、たとえば、図1に例示したよう
に、成形体の端部に機械的に切り込みを入れて、複数の
突起部(A)(B)(C)(D)を作製する。これらの
突起部(A)(B)(C)(D)を集中的に加熱するこ
とにより、その突起部の数だけ、複数種の結晶方位を有
する2次再結晶粒を生成させることができる。
【0013】<3>X線ラウエ回折法により2次再結晶
粒の結晶方位を解析し、所望の結晶方位粒のみ選択す
る。たとえば図3の例のように、所望の方位の突起のみ
を残し、他の結晶粒を持つ突起部を除去する。 <4>次いで、素材全体焼鈍する。所望する結晶方位粒
のみが素材全体を侵食しながら成長することにより単結
晶化すると同時に結晶方位の制御されたモリブデンまた
はタングステンの単結晶となる。
【0014】以上のことからも明らかなように、この発
明は、固相法による結晶方位の制御された単結晶化によ
るものと定義することもできる。2次再結晶粒は結晶成
長過程における種結晶の役割を担う。また、種結晶粒径
は成形素材が1次再結晶粒径の2〜3倍の粒径であれば
種結晶は原理的に成長可能である。さらに、カルシウム
およびマグネシウム(酸化物)の添加は、種結晶の成長
を促進させる冶金学的因子であり、添加量の範囲も種結
晶が成長できる範囲とされる。
【0015】なお、この発明の2次再結晶と、選択焼鈍
による結晶方位の制御並びに単結晶化では、例示として
の突起部は、図1に示したものに限定されることはな
い。より針状のものでもよいし、微細スリット状等のも
のであってもよい。いずれにしても、突起部と同じ結晶
方位の結晶成長が試料としての素材全体に生じ、単結晶
化と、結晶方位の制御が全体として可能となることはこ
れまでの技術としては全く知られていないことである。
【0016】以下に実施例を示し、さらに詳しくこの発
明の実施の形態について説明する。
【0017】
【実施例】まず、モリブデン酸化物あるいはタングステ
ン酸化物の粉末に、カルシウム酸化物およびマグネシウ
ム酸化物を、カルシウムとマグネシウムの元素が総量と
して0.007〜0.090原子%の割合となる範囲で
添加し、よく混合した後に粉末冶金法によって金属粉末
とした。この金属粉末を圧力3t/cm2 でプレス成形
した後、温度1600〜2000℃の水素雰囲気中で1
0時間焼結した。さらに、得られたこの焼結体を120
0〜1600℃の範囲内の温度で熱間加工し、続いて、
600〜1000℃の温度にて、温間加工を施して最終
圧延率が70%以上となるようにして圧延素材を得た。
【0018】このようにして得られた圧延素材としての
モリブデン成形体について、図1に例示したように、機
械的に切断して厚さ5〜10mm、幅5〜10mm、長
さ50〜100mmの角柱試料とした後にこの試料の端
部に長さ方向に10〜15mmの4分割した切り込みを
施した。次にこの切り込みにより形成された突起部
(A)(B)(C)(D)を光ビーム集光加熱により、
2000〜2300℃で、30分焼鈍し、各々4つの種
結晶(2次再結晶核粒)を生成した。
【0019】図2は、この4つの突起部(A)(B)
(C)(D)における種結晶粒の結晶方位のX線ラウエ
回折像を示したものである。図2のX線ラウエ回折像よ
り、所望の結晶方位を持つ突起部(A)を選択し、図3
に例示したように、それ以外の種結晶突起部(B)
(C)(D)を切断除去し、再度2000〜2300℃
の温度範囲で角柱試料全体を光ビーム加熱で焼鈍した。
【0020】図4は、所望した種結晶粒突起部(A)と
試料内(E)の方位のX線ラウエ回折像を示したもので
ある。この図4から明らかなように、所望した種結晶粒
の方位と試料内の方位は一致しており、所望の結晶方位
を有する単結晶材料が得られたことが確認された。
【0021】
【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明したと
おり、所望の結晶方位の結晶粒だけを極めて容易に成長
させることが可能となる。この結晶方位を制御したモリ
ブデンまたはタングステン単結晶は、熱電子発電用のコ
レクター、エミッター材料、半導体の基盤材料、接点材
料、レーザー反射鏡材料などの特定結晶方位を有する単
結晶体の特性を活用している分野に機能材料としての幅
広い用途拡大が可能である。また、上記の単結晶は高温
状態においても金属組織変化および粒界スベリがないた
め、再結晶脆化を引き起こすことなく、その結果、高温
強度に優れ、機械的に破損することなく原子炉用炉材、
セラミック焼成用敷板やウラン還元用敷板、発熱体、高
温用反射板など耐熱性構造材料としての広範囲に使用が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】モリブデン成形体に4等分の切り込みを入れて
局部加熱し、各々の突起部に種結晶部としての2次再結
晶粒を生成させる手段を示した斜視図である。
【図2】図1の場合の4つの突起部での種結晶粒の結晶
方位のX線ラウエ回折像を示した図面に代わる写真であ
る。
【図3】所望する結晶方位粒が試料素材全体での成長の
手順を示した斜視図である。
【図4】所望した種結晶粒突起部(A)と試料素材内
(E)の方位のX線ラウエ回折像を示した図面に代わる
写真である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モリブデンまたはタングステンに対して
    カルシウムおよびマグネシウムの少なくともいずれか一
    方が総量で0.007〜0.090原子%含有されてい
    る単結晶であって、結晶が所定の方位に制御されている
    ことを特徴とするモルブデンまたはタングステンの結晶
    方位制御単結晶の製造方法。
  2. 【請求項2】 カルシウムおよびマグネシウムの少なく
    ともいずれか一方が総量で0.007〜0.090原子
    %含有されているモリブデンまたはタングステンの多結
    晶体からなる成形体をその端部において局部加熱して複
    数の結晶方位を有する2次再結晶粒を生成させ、そのう
    ちの所望の結晶方位粒のみを選択焼鈍によって全体に成
    長させることを特徴とするモリブデンまたはタングステ
    ンの結晶方位制御単結晶の製造方法。
  3. 【請求項3】 成形体の端部に機械的に複数の切り込み
    を入れ、形成された各々の突起部を局所加熱して結晶方
    位の異なる2次再結晶粒を生成させ、このうちから所望
    の方位の結晶粒を持つ突起部を残して他は除去し、次い
    で残された突起部を含めて全体を焼鈍する請求項2のモ
    リブデンまたはタングステンの結晶方位制御単結晶の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 光ビーム集光加熱によって、成形体の端
    部に施した突起部を局部加熱し、その突起部の数だけ、
    複数種の結晶方位を有する2次再結晶粒を生成させる請
    求項3のモリブデンまたはタングステンの結晶方位制御
    単結晶の製造方法。
  5. 【請求項5】 X線ラウエ回折法によって、複数種の結
    晶方位を有する2次再結晶粒の中から所望の結晶方位を
    有する結晶粒を選択し、他の結晶方位を有する結晶粒の
    突起部を切断する請求項3または4のモリブデンまたは
    タングステンの結晶方位制御単結晶の製造方法。
  6. 【請求項6】 2000〜2300℃の温度範囲で、切
    断後に残った突起部と全体を光ビーム加熱によって焼鈍
    する請求項3ないし5のいずれかのモリブデンまたはタ
    ングステンの結晶方位制御単結晶の製造方法。
JP8178060A 1996-07-08 1996-07-08 モリブデンまたはタングステンの結晶方位制御単結晶とその製造方法 Expired - Lifetime JP2920202B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8178060A JP2920202B2 (ja) 1996-07-08 1996-07-08 モリブデンまたはタングステンの結晶方位制御単結晶とその製造方法
US08/890,005 US5916363A (en) 1996-07-08 1997-07-08 Oriented molybdenum or tungsten single crystal and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8178060A JP2920202B2 (ja) 1996-07-08 1996-07-08 モリブデンまたはタングステンの結晶方位制御単結晶とその製造方法
US08/890,005 US5916363A (en) 1996-07-08 1997-07-08 Oriented molybdenum or tungsten single crystal and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1025193A true JPH1025193A (ja) 1998-01-27
JP2920202B2 JP2920202B2 (ja) 1999-07-19

Family

ID=26498368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8178060A Expired - Lifetime JP2920202B2 (ja) 1996-07-08 1996-07-08 モリブデンまたはタングステンの結晶方位制御単結晶とその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5916363A (ja)
JP (1) JP2920202B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104313525A (zh) * 2014-10-31 2015-01-28 西安瑞福莱钨钼有限公司 一种钨合金板材的轧制加工方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6475942B1 (en) * 2000-09-05 2002-11-05 General Electric Company Conversion of polycrystalline alumina to single crystal sapphire using molybdenum doping

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59141498A (ja) * 1983-01-31 1984-08-14 Natl Res Inst For Metals モリブデン巨大粒または単結晶及びその製造法
JPS616197A (ja) * 1984-06-21 1986-01-11 Natl Res Inst For Metals タングステン単結晶及びその製造方法
US5540182A (en) * 1993-09-24 1996-07-30 General Electric Company Conversion of polycrystalline material to single crystal material using bodies having a selected surface topography

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104313525A (zh) * 2014-10-31 2015-01-28 西安瑞福莱钨钼有限公司 一种钨合金板材的轧制加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
US5916363A (en) 1999-06-29
JP2920202B2 (ja) 1999-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ichinose et al. Type II deformation twinning in γ′ 1 martensite in a Cu-Al-Ni alloy
Chang et al. Structure evolution in sputtered thin films of Ti x (Ni, Cu) 1− x I: Diffusive transformations
Aaron et al. Altering the time cycle of heat treatment by controlling grain boundary and subboundary structure
EP0634504A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Stäben oder Blöcken aus beim Erstarren sich ausdehnendem Halbleitermaterial durch Kristallisieren einer aus Granulat erzeugten Schmelze
US4491560A (en) Large crystal grains or single crystals of molybdenum and process for production thereof
DK166671B1 (da) Fremgangsmaade til fremstiling af selvbaerende keramiske legemer med graduerede egenskaber
Irani et al. The mechanism of crystallographic ordering in CuPt
JP2920202B2 (ja) モリブデンまたはタングステンの結晶方位制御単結晶とその製造方法
JP2004067425A (ja) Siクラスレート単結晶とその製造方法
EP0178034B1 (en) Process for preparing amorphous of intermetallic compounds by a chemical reaction
US4123833A (en) Method of producing doped tungsten filaments by ion-implantation
JP2535774B2 (ja) 析出強化型モリブデン単結晶とその製造方法
EP0177110A1 (en) Process for accelerating amorphization of intermetallic compounds by a chemical reaction using lattice defects
Clapp et al. On the synthesis of A‐15’’Nb3Si’’by ion implantation
JPS616197A (ja) タングステン単結晶及びその製造方法
JPS59162199A (ja) 窒化シリコンを用いる結晶成長方法及びそれに使用する部品の製造方法
JPS60141606A (ja) テルル化カドミウム粉末の製造法
Garrett et al. Growth of large single crystals of Heusler alloys, Ni2MnSn and Ni2Mn1− xVxSn, for neutron inelastic scattering experiments
JP2702669B2 (ja) 分散強化型モリブデン単結晶とその製造方法
JP2523205B2 (ja) ガ―ネット型フェライト単結晶の製造方法
JPH09291321A (ja) 金属間化合物の製造方法
US20050126665A1 (en) Alloy-based nano-crystal texture and method of preparing same
JP3395042B2 (ja) Mo合金単結晶とその製造方法
Kotani et al. Growth of TiO2 Single Crystals and Bicrystals by the Laser‐Heated Floating‐Zone Method
Shimada et al. Flux growth and characterization of TaC crystals

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term