PL65124B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 20.VII.1972 65124 KI. 40d, 1/00 MKP C22i 1/00 UKD Twórca wynalazku: Antoni Grohman Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Niskich Temperatur i Badan Strukturalnych), Wroclaw (Polska) Sposób wytwarzania krysztalów nitkowych z litych metali lub stopów Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania krysz¬ talów nitkowych z litych metali lub stopów.Dotychczasowe sposoby otrzymywania krysztalów nit¬ kowych metali z fazy stalej przy zastosowaniu cisnie¬ nia nie pozwalaly na ich otrzymywanie z jednoczesnym zapewnieniem kontrolowanej czystosci chemicznej. We¬ dlug najczesciej stosowanego sposobu wykorzystuje sie prostokatne plytki stalowe, pokryte elektrolitycznie warst¬ wa metalu grubosci rzedu ^im. Wywierajac cisnienie pro¬ stopadle do powierzchni pokrytych elektrolitycznie ply¬ tek, wzrost krysztalów nitkowych przyspiesza sie znacz¬ nie.W znanych sposobach wzrostu krysztalów nitkowych z fazy stalej przy zastosowaniu cisnienia, materialem wyjsciowym jest warstwa metalu nanoszona elektrolitycz¬ nie lub w podwyzszonej temperaturze. Stosuje sie rów¬ niez uklady dyspersyjne miekkiego metalu, jak cyna lub ind, w twardszej matrycy, która dobiera sie tak, aby przy stopieniu lub podwyzszonej temperaturze wzajemna roz¬ puszczalnosc materialu matrycy oraz wypelniacza cyno¬ wego lub indowego byla mozliwie mala. W dotychczas stosowanych sposobach metal wyjsciowy dla wzrostu krysztalów nitkowych jest wstepnie poddawany takim procesom fizykochemicznym jak elektroliza, obróbka cieplna, stapianie itp., w czasie których ulega on zanie¬ czyszczeniu, trudnemu do ilosciowego kontrolowania.Celem wynalazku jest sposób otrzymywania krysztalów nitkowych wychodzac z litych metali o zalozonej czy¬ stosci chemicznej, a wiec zarówno z metali o najwyzszej czystosci, jak i ze stopów o znanym skladzie. 15 20 25 30 Cel ten zostal osiagniety przez przeciskanie pod cisnie¬ niem litego metalu jak cyna, ind czy olów o najwyzszej czystosci lub uprzednio przygotowanego stopu, przez otwór lub wieksza ilosc otworów o srednicy rzedu 1 \im w materiale o znacznie wyzszej twardosci niz metal prze¬ ciskany, takim np. jak stal „srebrzanka". Proces prze¬ ciskania prowadzi sie w temperaturze pokojowej, w któ¬ rej wzajemna dyfuzja praktycznie nie zachodzi.Wytwarzanie krysztalów nitkowych z metali o najwyz¬ szej czystosci chemicznej oraz stopów o znanym skladzie posiada ^bardzo duze znaczenie dla badan podstawowych wlasnosci metali w niskich temperaturach oraz dla mikro- miniaturyzacji urzadzen nadprzewodnikowych jak kio- tony, bolometry itp.Wedlug jednego ze sposobów wykonania wynalazku proces prowadzi sie za pomoca prasy oraz filtru przed¬ stawionych na rysunku, przy fig. 1 przedstawia ogólny widok urzadzenia zas fig. 2 przedstawia urzadzenie w przekroju A—A.Role prasy spelnia stalowy pierscien 1, bedacy np. zewnetrzna czescia lozyska kulkowego, który moze byc sprezyscie odksztalcany, oraz dwa cylindryczne wsporni¬ ki 2 wraz z gwintowana nasadka 3 zakonczona pólsfera 6 o srednicy równej srednicy kulki lozyska. Pokrecenie do oporu gwintowanej nasadki 3 w czasie sprezystego splaszczenia pierscienia umozliwia, po zwolnieniu na¬ cisku, dlugotrwale zachowanie odksztalcenia i staly na¬ cisk na filtr.Przedstawiony na rysunku model prasy stanowi ulep¬ szony wariant znanego dotychczas urzadzenia. Role filtru 651243 spelniaja zgodnie z wynalazkiem dokladnie odpolerowa- ne czolowe powierzchnie stalowych cylindrów 4, zamo¬ cowanych na stalowym bolcu 5, majacym za zadanie sta¬ bilizowanie ich wzajemnego polozenia.Dzieki nadaniu dociskanym powierzchniom odpowied¬ niej gladkosci oraz ksztaltu, np. w formie pierscienia o srednicy okolo 10 mm i szerokosci rzedu 0,1 mm, po umieszczeniu miedzy nimi kawalka litego metalu i zasto¬ sowaniu cisnienia, mozliwe jest wyplyniecie nadmiaru metalu i zachowanie jedynie jego resztek w mikroszczeli- nach, bedacych pozostalosciami procesu polerowania.Przy zwiekszeniu nacisku, skierowanego prostopadle do dociskanych powierzchni, obserwuje sie na odpolerowa- nych krawedziach bocznych cylindrów trzy stadia procesu wyciskania krysztalów nitkowych. Pierwsze z nich ma miejsce wtedy, kiedy obydwie dociskane powierzchnie filtru nie maja jeszcze punktów stycznych, wówczas nad¬ miar metalu wyplywa w postaci cienkiej folii, o charakte¬ rystycznie prazkowanej powierzchni.W drugim stadium znaczna czesc obydwu powierzchni styka sie juz bezposrednio z soba a nadmiar metalu wyplywa w postaci nieregularnych wstazek i nielicznych nitek. W trzecim stadium obydwie powierzchnie stykaja sie calymi czolowymi plaszczyznami, miedzy którymi pozostaja jedynie mikroszczeliny o srednicach odpowia¬ dajacych w przyblizeniu srednicom uzytego do polero¬ wania proszku szlifierskiego, przez które to mikroszczeli¬ ny wyplywaja krysztaly nitkowe oraz nieliczne nieregu¬ larne wstazki.Cylindryczny ksztalt filtru ulatwia przeprowadzenie procesu docierania, szlifowania i polerowania jego robo¬ czych powierzchni. Przy przeciskaniu metali o wiekszej twardosci celowe jest uprzednie zahartowanie pierscieni filtru. Zamiast stali mozna równiez uzyc innych materia¬ lów.Za pomoca opisanego urzadzenia przeprowadzono sze¬ reg prób stosowania sposobu wedlug wynalazku miano¬ wicie z indem, cyna i olowiem oraz stopami, które wy¬ kazaly, ze wbrew istniejacym pogladom dostatecznym warunkiem wzrostu krysztalów nitkowych jest przeciska¬ nie metalu przez regularne otwory o dostatecznie malej 4 srednicy. Maksymalne dlugosci otrzymywanych kryszta¬ lów nitkowych wynosily okolo 5 mm, co wymagalo cza¬ su od kilku minut do kilku dni. Pierwsze krysztaly nitko¬ we pojawiaja sie po wywarciu dostatecznego cisnienia- 5 w ciagu kilku minut.Dotychczasowe próby hodowania krysztalów nitkowych z folii metalowych o grubosci powyzej 6 um oraz plytek stalowych pokrytych elektrolitycznie zbyt gruba, tzn. po¬ wyzej 5 um, lub zbyt cienka, tzn. ponizej 1 ^m, warstwy 10 metalu w urzadzeniu znanym z Acta Met. 2,368 (1954), nie daly pozytywnych wyników. Jest to obecnie zrozu¬ miale z punktu widzenia sposobu wedlug wynalazku.W dotychczasowych próbach stosowano zbyt duze po¬ wierzchnie docisku o niekorzystnej formie geometrycz- 15 nej a takze o niekontrolowanym stanie powierzchni. Po¬ wodowalo to deformacje plastyczna lub pekanie plytek sciskajacych, zanim udalo sie usunac nadmiar metalu i osiagnac mikroszczeliny o dostatecznie malej srednicy.Sadzono, ze baza wzrostu krysztalów nitkowych nie jest 20 okreslona a warunkowana jedynie przypadkowa korzyst¬ na konfiguracja dyslokacji.Ze sposobu wedlug wynalazku wynika, ze korzystne warunki dyslokacyjne dla wzrostu krysztalów nitkowych pojawiaja sie tam, gdzie istnieje dostatecznie maly i regu- 25 lamy otwór w filarze.Wynalazek zostal praktycznie zbadany i wypróbowany w odniesieniu do cyny, indu i olowiu oraz ich stopów, jednakze do otrzymywania krysztalów nitkowych moga byc uzyte inne metale i stopy. Dlatego tez rodzaj ma- 30 terialu wyjsciowego nie ogranicza zakresu wynalazku. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania krysztalów nitkowych z litych 35 metali lub stopów za pomoca cisnienia, znamienny tym, ze metale lub stopy przeciska sie przez otwór lub wieksza liczbe otworów o srednicy rzedu 1 \xm wykonanych w materiale, zwlaszcza metalu, o wyzszej twardosci od tej, która wykazuje przeciskany metal. 40

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze prze¬ ciskanie prowadzi sie w temperaturze pokojowej. #*KI. 40 d, 1/00 65124 MKP C22f 1/00 V 7 v / V M-f Fig-i ^f» ^^^ wajkwmlsj WXStX//A^ Fig. 2 PL PL