高纯难熔金属及其合金单晶的发展

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1、第３３卷第９－１０期中国材料进展Ｖｏｌ３３Ｎｏ９－１０２０１４年１０月ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＨＩＮＡＯｃｔ２０１４高纯难熔金属及其合金单晶的发展李来平，胡忠武，殷涛，张文，高选乔，郭林江，任广鹏，张平祥，李中奎（西北有色金属研究院，陕西西安７１００１６）摘要：介绍了难熔金属及其合金单晶的制备技术，对电子束悬浮区域熔炼技术和等离子弧熔炼技术进行了比较。电子束悬浮区域熔炼法温度梯度易于控制、材料不受坩埚材料污染，但熔体表面张力对活性杂质和温度梯度敏感性高，所能制备的高纯难熔金属及其单晶材料尺寸规格受到很大限制

2、，且材料内部位错密度较高。等离子弧熔炼法加热源能量密度高，原料规格形式多样，可制备单晶棒材、板材、管材及其他特定形状的单晶铸件，可最大程度地去除杂质元素（尤其是Ｃ元素），但设备系统复杂，单晶材料位错密度大。讨论了单晶材料发展现状，通过固溶强化可进一步提高材料的高温性能及其稳定性。单晶管材的制备也是一个发展方向。此外还对单晶材料制备技术和发展前景提出了一些建议。关键词：难熔金属合金单晶；电子束悬浮区域熔炼；等离子弧熔炼；固溶强化＋中图分类号：ＴＧ１４６４１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－３９６２（２０１４）

3、０９－０５６０－０８ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｉｎｇｌｅＣｒｙｓｔａｌｓｏｆＨｉｇｈＰｕｒｉｔｙＲｅｆｒａｃｔｏｒｙＭｅｔａｌｓａｎｄＡｌｌｏｙｓＬＩＬａｉｐｉｎｇ，ＨＵＺｈｏｎｇｗｕ，ＹＩＮＴａｏ，ＺＨＡＮＧＷｅｎ，ＧＡＯＸｕａｎｑｉａｏ，ＧＵＯＬｉｎｊｉａｎｇ，ＲＥＮＧｕａｎｇｐｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＰｉｎｇｘｉａｎｇ，ＬＩＺｈｏｎｇｋｕｉ（ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｘｉ’ａｎ７１００１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ

4、，ｗｅｒｅｐｏｒｔｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓｏｆｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｍｅｔａｌｓａｎｄａｌｌｏｙｓ，ａｎｄｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｆｌｏａｔｉｎｇｚｏｎｅｍｅｌｔｉｎｇ（ＥＢＦＺＭ）ｗｉｔｈｔｈｅｐｌａｓｍａａｒｃｍｅｌｔｉｎｇ（ＰＡＭ）．ＢｙＥＢＦＺＭ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｃｏｕｌｄｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｅａｓｉｌｙａｎｄｔｈｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｂｙｃｒｕｃｉｂｌｅｍａｔｅｒｉ

5、ａｌｓｉｓａｖｏｉｄｅｄ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎｏｆｍｅｌｔｉｓｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｔｈｅａｃｔｉｖｅｉｍｐｕｒｉｔｙｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｏｆｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｍｅｔａｌｓａｎｄｔｈｅｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｓｅｖｅｒｅｌｙｌｉｍｉｔｅｄａｎｄｔｈｅｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙｉｎｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｒｅｌａｔｉｖｅ

6、ｌｙｈｉｇｈ．ＰＡＭｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙｏｆｈｅａｔｉｎｇａｎｄｖａｒｉｏｕｓｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｂｙｗｈｉｃｈｔｈｅｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｃａｓｔｉｎｇｓｃｏｕｌｄｂｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｉｎｔｈｅｓｈａｐｅｏｆｒｏｄ，ｐｌａｔｅ，ｔｕｂｅａｎｄｏｔｈｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃｓｈａｐｅｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｉｍｐｕｒｉｔｙｅｌｅｍｅｎｔｓ（ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｃａｒｂｏｎ）ａｒｅｍａｘｉｍａｌｌｙｒｅｍｏｖ

7、ｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｓｃｏｍｐｌｅｘａｎｄｔｈｅｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙｉｓｈｉｇｈ．Ｗｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｓｔａｔｕｓｏｆｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｆｏｒｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｕｃｈａｓｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｔａｂｌｉｌｔｙｂｙｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｔｕｂｅｓｉｓａｌｓｏａｎｉｎｔ

8、ｅｒｅｓｔｉｎｇｔｏｐｉｃ．Ｗｅｍａｋｅｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｐｒｏｓｐｅｃｔｆｏｒｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓｏｆｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｍｅｔａｌｓａｎｄａｌｌｏｙｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓｏｆｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｍｅｔａｌｓａｎｄａｌｌｏｙｓ；ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｆｌｏａｔｉｎｇｚｏ