MD575Z - Method for recrystallization of bismuth filament in glass insulation - Google Patents
Method for recrystallization of bismuth filament in glass insulation Download PDFInfo
- Publication number
- MD575Z MD575Z MDS20120020A MDS20120020A MD575Z MD 575 Z MD575 Z MD 575Z MD S20120020 A MDS20120020 A MD S20120020A MD S20120020 A MDS20120020 A MD S20120020A MD 575 Z MD575 Z MD 575Z
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- bismuth
- wire
- recrystallization
- filament
- axis
- Prior art date
Links
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- JWVAUCBYEDDGAD-UHFFFAOYSA-N bismuth tin Chemical compound [Sn].[Bi] JWVAUCBYEDDGAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012297 crystallization seed Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910016338 Bi—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Invenţia se referă la domeniul de producere a materialelor termoelectrice cu anizotropie direcţionată, şi anume la un procedeu de recristalizare a firului de bismut în izolaţie de sticlă. The invention relates to the field of production of thermoelectric materials with directed anisotropy, namely to a process for recrystallization of bismuth wire in glass insulation.
Este cunoscut procedeul de creştere a monocristalelor din masa topită prin tragerea monocristalului cu ajutorul unui germene de cristalizare, care efectuează o mişcare pe direcţie orizontală. Procesul de creştere a monocristalului are loc într-o luntre de cuarţ, care se află într-o fiolă, din care este evacuat aerul, situată pe suport orizontal. Zona topită în luntrea de cuarţ, care asigură iniţial omogenizarea materialului, este deplasată cu o viteză mică constantă cu un număr par de deplasări complete de la un capăt la alt capăt al fiolei. Ultima deplasare a zonei topite are loc după contactul cu germenele de cristalizare, care este începutul creşterii monocristalului de orientare cristalografică corespunzătoare [1]. The process of growing single crystals from the molten mass by pulling the single crystal with the help of a crystallization seed, which performs a movement in the horizontal direction, is known. The process of growing the single crystal takes place in a quartz boat, which is located in a vial, from which the air is evacuated, located on a horizontal support. The molten zone in the quartz boat, which initially ensures the homogenization of the material, is moved at a constant low speed with an even number of complete displacements from one end to the other end of the vial. The last displacement of the molten zone takes place after contact with the crystallization seeds, which is the beginning of the growth of the single crystal of the corresponding crystallographic orientation [1].
Dezavantajul acestui procedeu constă în aceea că în urma prelucrării mecanice în interiorul materialului obţinut pot apărea unele defecte atomare, care pot înrăutăţi proprietăţile lui fizice. Pe lângă aceasta, procedeul este dificil de aplicat la firele în izolaţie de sticlă. The disadvantage of this process is that after mechanical processing, some atomic defects may appear inside the obtained material, which can worsen its physical properties. In addition, the process is difficult to apply to glass-insulated wires.
În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte procedeul de recristalizare laser, care constă în aceea că pe un suport orizontal din sticlă organică se fixează un fir din aliaj de bismut-staniu în izolaţie de sticlă. Firul se încălzeşte cu un fascícul laser până la o temperatură, ce depăşeşte temperatura de topire a materialului. În urma recristalizării se obţin fire de bismut-staniu cu axa trigonală C3 orientată de-a lungul axei firului [2]. The closest solution is the laser recrystallization process, which consists in fixing a bismuth-tin alloy wire in glass insulation on a horizontal organic glass support. The wire is heated with a laser beam to a temperature exceeding the melting temperature of the material. As a result of recrystallization, bismuth-tin wires with the C3 trigonal axis oriented along the wire axis are obtained [2].
Dezavantajele acestui procedeu constau în aceea că pot fi prelucrate fire de lungimi foarte mici, procesul este complex din cauza diferenţei dintre diametrul firului monocristalin şi diametrul fasciculului laser, ca rezultat se obţin fire cu axa cristalografică C3 direcţionată de-a lungul axei firului cu o precizie joasă. The disadvantages of this process are that very short lengths of wires can be processed, the process is complex due to the difference between the diameter of the single-crystal wire and the diameter of the laser beam, as a result, wires with the C3 crystallographic axis directed along the wire axis with low precision are obtained.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia constă în mărirea preciziei de obţinere a firului de bismut în izolaţie de sticlă cu axa cristalografică C3 direcţionată de-a lungul axei firului. The technical problem solved by the invention consists in increasing the precision of obtaining the bismuth wire in glass insulation with the crystallographic axis C3 directed along the wire axis.
Problema se soluţionează prin aceea că procedeul de recristalizare a firului de bismut în izolaţie de sticlă constă în aceea că un capăt al firului de bismut se încălzeşte până la temperatura de topire, cu formarea unei zone topite foarte înguste, care se aduce în contact cu un germene monocristalin rece sub formă de fir de diametru mai mare, cu axa cristalografică C3 direcţionată de-a lungul axei firului, de la care zona topită se recristalizează, preluând direcţia axelor cristalografice ale germenelui monocristalin. Totodată topirea şi recristalizarea firului de bismut se efectuează treptat, de la capătul de contact cu suprafaţa germenelui până la celălalt capăt al lui. The problem is solved by the fact that the process of recrystallization of bismuth wire in glass insulation consists in that one end of the bismuth wire is heated to the melting temperature, with the formation of a very narrow molten zone, which is brought into contact with a cold single-crystal seed in the form of a wire of larger diameter, with the crystallographic axis C3 directed along the axis of the wire, from which the molten zone recrystallizes, taking over the direction of the crystallographic axes of the single-crystal seed. At the same time, the melting and recrystallization of the bismuth wire is carried out gradually, from the end in contact with the surface of the seed to its other end.
Rezultatul tehnic este condiţionat de faptul că la topirea firului de bismut şi aducerea în contact cu o suprafaţă rece a unui germene monocristalin masiv de diametru mai mare se cedează o parte din energia termică a topiturii şi la suprafaţa de contact începe procesul de recristalizare cu preluarea direcţiilor axelor cristalografice ale germenelui monocristalin. Dacă la suprafaţa de contact axa cristalografică C3 a germenelui monocristalin este orientată de-a lungul axei firului, iar zona topită se deplasează de la capătul de contact cu suprafaţa germenelui până la celălalt capăt al firului, atunci direcţiile axelor cristalografice ale germenelui se vor păstra pe toată lungimea firului de bismut recristalizat. Astfel, la încălzirea firului cu o microsobă, ce poate să se deplaseze de-a lungul lui, topirea şi recristalizarea firului de bismut pot fi efectuate treptat, de la capătul de contact cu suprafaţa germenelui până la celălalt capăt al lui. The technical result is conditioned by the fact that when melting the bismuth wire and bringing it into contact with a cold surface of a massive single-crystal seed of larger diameter, part of the thermal energy of the melt is given off and at the contact surface the recrystallization process begins with the taking over of the directions of the crystallographic axes of the single-crystal seed. If at the contact surface the crystallographic axis C3 of the single-crystal seed is oriented along the wire axis, and the melted zone moves from the end in contact with the seed surface to the other end of the wire, then the directions of the crystallographic axes of the seed will be preserved along the entire length of the recrystallized bismuth wire. Thus, when heating the wire with a micro-oven, which can move along it, the melting and recrystallization of the bismuth wire can be carried out gradually, from the end in contact with the seed surface to its other end.
Invenţia se explică cu ajutorul desenelor din fig. 1-2, care reprezintă: The invention is explained with the help of the drawings in Fig. 1-2, which represent:
- fig. 1, instalaţia de recristalizare zonală orizontală, - fig. 1, horizontal zonal recrystallization plant,
- fig. 2, diagrama unghiulară de rotaţie a magnetorezistenţei transversale a firului de bismut recristalizat. - Fig. 2, angular rotation diagram of the transverse magnetoresistance of the recrystallized bismuth wire.
Instalaţia de recristalizare zonală orizontală este reprezentată în fig. 1, unde 1 este capătul firului de bismut în izolaţie de sticlă, 2 - zona topită a firului de bismut în izolaţie de sticlă, 3 - firul de bismut, 4 - orientarea iniţială a axelor cristalografice ale firului de bismut în izolaţie de sticlă, 5 - axa firului de bismut, 6 - germene monocristalin, 7 - orientarea axelor cristalografice ale germenelui monocristalin, 8 - firul de bismut recristalizat, 9 - microsoba cu posibilitatea de deplasare de-a lungul firului. The horizontal zonal recrystallization installation is represented in Fig. 1, where 1 is the end of the bismuth wire in glass insulation, 2 - the molten zone of the bismuth wire in glass insulation, 3 - the bismuth wire, 4 - the initial orientation of the crystallographic axes of the bismuth wire in glass insulation, 5 - the axis of the bismuth wire, 6 - single-crystal seed, 7 - the orientation of the crystallographic axes of the single-crystal seed, 8 - the recrystallized bismuth wire, 9 - the microfurnace with the possibility of movement along the wire.
Exemplu de realizare a invenţiei Example of embodiment of the invention
Un capăt al firului de bismut de 15 µm obţinut după metoda Ulitovski, la care axa cristalografică C3 nu coincide cu axa firului, se topeşte cu ajutorul unei microsobe (9). Prin încălzire treptată se formează o zonă topită foarte îngustă. Soba este întărită pe un suport, care are posibilitatea de a se deplasa orizontal de la germenele monocristalin de-a lungul firului de bismut. Viteza de deplasare a zonei topite este de 5 cm/oră. Zona topită se aduce în contact cu o suprafaţă rece a germenelui monocristalin de diametru mai mare de 50 µm, la care axa cristalografică C3 este orientată de-a lungul axei firului. Procesul de obţinere a contactului este supravegheat la microscop. Ca rezultat al contactului cu suprafaţa rece zona topită cedează germenelui o parte din energia termică şi la suprafaţa de contact a germenelui începe procesul de recristalizare a firului cu preluarea direcţiilor axelor cristalografice (7) ale germenelui. One end of the 15 µm bismuth wire obtained by the Ulitovsky method, in which the crystallographic axis C3 does not coincide with the wire axis, is melted using a microfurnace (9). By gradual heating, a very narrow molten zone is formed. The furnace is fixed on a support, which has the ability to move horizontally from the single-crystal seeds along the bismuth wire. The speed of movement of the molten zone is 5 cm/hour. The molten zone is brought into contact with a cold surface of the single-crystal seed with a diameter greater than 50 µm, in which the crystallographic axis C3 is oriented along the wire axis. The process of obtaining the contact is monitored under a microscope. As a result of the contact with the cold surface, the molten zone gives up part of the thermal energy to the seed and at the contact surface of the seed, the process of recrystallization of the wire begins with the taking over of the directions of the crystallographic axes (7) of the seed.
La amplasarea firului de bismut recristalizat şi a germenelui monocristalin în câmp magnetic diagramele unghiulare de rotaţie ale rezistenţei electrice sunt identice şi caracterizate printr-o simetrie de ordinul trei, cu o perioadă de simetrie de 60° (fig. 2). Astfel, firul de bismut recristalizat are orientaţia cristalografică C3 de-a lungul axei firului. When the recrystallized bismuth wire and the single-crystal seed are placed in a magnetic field, the angular rotation diagrams of the electrical resistance are identical and characterized by a third-order symmetry, with a symmetry period of 60° (Fig. 2). Thus, the recrystallized bismuth wire has the C3 crystallographic orientation along the wire axis.
În aşa mod pot fi prelucrate firele cu diametrul de 1...20 µm obţinute prin metoda Ulitovski. Astfel se obţin fire cu axa cristalografică C3 direcţionată de-a lungul axei firului cu proprietăţi fizice prestabilite. În calitate de germene monocristalin se aleg fire monocristaline cu diametrul de 50...60 µm, la care axa cristalografică C3 este direcţionată de-a lungul axei firului. In this way, wires with a diameter of 1...20 µm obtained by the Ulitovsky method can be processed. Thus, wires with the crystallographic axis C3 directed along the wire axis with predetermined physical properties are obtained. As single-crystal seeds, single-crystal wires with a diameter of 50...60 µm are chosen, in which the crystallographic axis C3 is directed along the wire axis.
1. Пфанн В. Зонная плавка. Мир, Москва, 1970, с. 246-251 1. Пфанн В. Zone swimsuit. Мир, Moscow, 1970, p. 246-251
2. Nikolaeva A., Moloşnic E., Para G., Vieru S., Botnari O. Proprietăţile firelor monocristaline de Bi-Sn cu axa C3 orientată în lungul fibrei. Conferinţa fizicienilor din Moldova, Chişinău, 2007, p. 32 (regăsit în Internet la 2012.05.17) <URL: sfm.asm.md/cfm2007/abstracts%20CFM2007.pdf> 2. Nikolaeva A., Moloşnic E., Para G., Vieru S., Botnari O. Properties of single-crystalline Bi-Sn wires with the C3 axis oriented along the fiber. Conference of physicists from Moldova, Chişinău, 2007, p. 32 (retrieved on the Internet on 2012.05.17) <URL: sfm.asm.md/cfm2007/abstracts%20CFM2007.pdf>
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20120020A MD575Z (en) | 2012-01-31 | 2012-01-31 | Method for recrystallization of bismuth filament in glass insulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20120020A MD575Z (en) | 2012-01-31 | 2012-01-31 | Method for recrystallization of bismuth filament in glass insulation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD575Y MD575Y (en) | 2012-12-31 |
| MD575Z true MD575Z (en) | 2013-07-31 |
Family
ID=47469610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDS20120020A MD575Z (en) | 2012-01-31 | 2012-01-31 | Method for recrystallization of bismuth filament in glass insulation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD575Z (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD1102Z (en) * | 2015-12-07 | 2018-01-31 | Технический университет Молдовы | Installation and process for wire extension in insulation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD3662C2 (en) * | 2005-09-02 | 2009-02-28 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Semiconductor thermoelectric alloy (variants) |
| MD323Z (en) * | 2009-12-29 | 2011-08-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Thermoelectric microwire in glass insulation |
-
2012
- 2012-01-31 MD MDS20120020A patent/MD575Z/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD3662C2 (en) * | 2005-09-02 | 2009-02-28 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Semiconductor thermoelectric alloy (variants) |
| MD323Z (en) * | 2009-12-29 | 2011-08-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Thermoelectric microwire in glass insulation |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Nikolaeva A., Moloşnic E., Para G., Vieru S., Botnari O. Proprietăţile firelor monocristaline de Bi-Sn cu axa C3 orientată în lungul fibrei. Conferinţa fizicienilor din Moldova, Chişinău, 2007, p. 32 (regăsit în Internet la 2012.05.17) <URL: sfm.asm.md/cfm2007/abstracts%20CFM2007.pdf> * |
| Пфанн В. Зонная плавка. Мир, Москва, 1970, с. 246-251 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD575Y (en) | 2012-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2010130676A (en) | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING SAPPHIRE SINGLE CRYSTAL | |
| KR102049710B1 (en) | METHOD FOR PRODUCING SiC SINGLE CRYSTAL AND PRODUCTION DEVICE | |
| JP5434801B2 (en) | Method for producing SiC single crystal | |
| CN102851545A (en) | Ni-Mn-Ge magnetic shape memory alloy and preparation method thereof | |
| CN103608497A (en) | SiC single crystal and manufacturing process therefor | |
| US9982365B2 (en) | Method for producing SiC single crystal | |
| CN102691098B (en) | Growing method of sapphire crystal prepared by Kyropoulos method | |
| CN101213318B (en) | Method and apparatus for growing single-crystal metals | |
| MD575Z (en) | Method for recrystallization of bismuth filament in glass insulation | |
| JP6869077B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide single crystal ingot | |
| Kozuki et al. | Metastable crystal growth of the low temperature phase of barium metaborate from the melt | |
| Prabhakaran et al. | Studies on bulk growth, structural and microstructural characterization of 4-aminobenzophenone single crystal grown from vertical Bridgman technique | |
| CN105369345A (en) | Crucible and preparation method for preparing sapphire single crystals | |
| JP4894848B2 (en) | Method for producing silicon single crystal | |
| US9822468B2 (en) | Method for producing SiC single crystal | |
| JP6231375B2 (en) | Crucible, crystal manufacturing apparatus and crystal manufacturing method | |
| JP6172013B2 (en) | Method for producing GSGG single crystal and method for producing oxide garnet single crystal film | |
| JP5951132B2 (en) | Apparatus for producing single crystals by crystallization of single crystals in the melting region | |
| JP2002104896A (en) | Method and apparatus for growing single crystal | |
| MD1409Z (en) | Process for recrystallization of bismuth microwire in glass insulation | |
| JP6279930B2 (en) | Crystal manufacturing apparatus and crystal manufacturing method | |
| JP2020125242A (en) | Polycrystalline silicon ingot, polycrystalline silicon rod, and method for producing monocrystalline silicon | |
| CN112210819A (en) | Preparation method and equipment of crystal bar | |
| RU56404U1 (en) | CRYSTALLIZATION PLANT FOR GROWING REFLECTIVE EUTECTIC Pseudomonocrystals | |
| JP4599564B2 (en) | Fabrication method of multi-phase silicide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG9Y | Short term patent issued | ||
| KA4Y | Short-term patent lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) |