【Introducción】La mayoría de los materiales metálicos, cerámicos y semiconductores están hechos de policristalino. Por el contrario, aunque el rendimiento del monocristal suele ser más excelente, pero debido a las limitaciones de costos, su ámbito de aplicación aún es muy limitado, no puede lograr una producción a gran escala. La tecnología tradicional de preparación de monocristales incluye el método de solidificación direccional, incluidos el método Bridgeman y el método Czochralski. Además, el monocristal puede sintetizarse induciendo la anormalidad en el crecimiento del cristal. El crecimiento de grano de material policristalino suele ser una forma de grano peque?o "fagocítico" de grano grande para reducir el porcentaje de límite de grano de alta energía. Si el grano crece de forma normal, la distribución del tama?o de las partículas es relativamente uniforme; en algunos casos, solo algunos de los granos se “tragan” alrededor del grano y crecen rápidamente, esta situación es un crecimiento anormal del grano. Hasta ahora, la aplicación de materiales monocristalinos, incluidas aleaciones con memoria de forma y aleaciones resistentes al calor y otros aspectos, y aleaciones con memoria de forma, cobre, aluminio y aleación de manganeso en particular, tiene una destacada trabajabilidad en frío. Además, la superplasticidad de esta aleación aumenta significativamente al aumentar el tama?o de grano. Por lo tanto, si el tratamiento térmico tradicional se puede utilizar para lograr una preparación a gran escala de un solo cristal de aleación de cobre, aluminio y manganeso, sin duda mejorará en gran medida la aplicación de las perspectivas de aleación con memoria de forma. En los últimos días, la investigación del profesor Omori (corresponsal) El equipo de la Universidad del Noreste de Japón publicó un artículo titulado "Monocristales ultragrandes por crecimiento anormal de granos" en Nature Communications. El artículo se?aló que a través del proceso de tratamiento térmico tradicional, se indujo el crecimiento del grano y, por lo tanto, se logró una preparación de gran volumen de cristal único de aleación de cobre, aluminio y manganeso. Entre ellos, el tratamiento térmico cíclico proporciona la energía límite submicrónica como la principal fuerza impulsora de la anomalía del crecimiento del grano, mientras que el tratamiento térmico cíclico adicional a baja temperatura mejora la energía límite del subgrano, lo que aumenta la tasa de migración del límite del grano. Mediante tal tratamiento térmico, se puede lograr la preparación de una barra monocristalina de 70 cm de largo. Los resultados de esta investigación permiten monocristalizar otros metales o materiales cerámicos con estructuras similares. Además, debido a que el material monocristalino actual es una de las principales aplicaciones de las aleaciones con memoria de forma, esta preparación a gran escala del método monocristalino ampliará en gran medida las aplicaciones existentes de las aleaciones con memoria de forma. Figura 1: Monocristal de cobre, aluminio y manganeso proceso de barra y tratamiento térmico. Proceso de tratamiento térmico de circulación (ciclo de alta temperatura combinado con ciclo de baja temperatura)b. Varillas monocristalinas de cobre-aluminio-manganeso preparadas mediante tratamiento térmico cíclicoc. Solo se procesa el tratamiento térmico a alta temperatura. Varillas monocristalinas de cobre, aluminio y manganeso preparadas solo con tratamiento térmico cíclico a alta temperatura Figura 2: Microestructura de aleación de cobre, aluminio y manganeso preparada por crecimiento anormal de grano Aleación de cobre-aluminio-manganeso de 900 ℃ a 500 ℃ al final del ciclo, después de apagar el microscopio ópticob. proyección de polo inverso c. Desviación de orientación de referencia de cada grano Figura 3: fenómeno de crecimiento anormal de graina. Proceso de tratamiento térmico de ciclo de alta temperatura (900/500 ℃), la formación de una estructura de subgrano, parte de la fase a 500 ℃ para formar un precipitado. Después del tratamiento térmico, parte del grano en el límite del subgrano impulsado por un crecimiento anormalb. Después de varias veces de tratamiento térmico a baja temperatura (740/500 ℃), la tasa de migración del límite de grano aumenta debido al aumento de la diferencia de orientación entre los subgranos, para brindar la posibilidad de un grano grandeFigura 4: Distancia de migración del límite de grano y subgrano estructuraa. Después de calentar la aleación a 800-500-800 ℃, se incuba a 800 ℃ durante un cierto tiempo (0 min, 5 min, 10 min) y se enfría para formar la microestructurab. aleación en el ciclo de temperatura de 740-500-740 ℃ cinco veces, respectivamente, a 800 ℃ durante un cierto tiempo (0min, 2min, 10min) y templado por la formación de microestructurac. distancia de migración del límite de grano de granos anormales. desviación de orientación de referencia de grano. Desviación de la orientación después de uno y cinco ciclos de baja temperatura con un solo cristal grande se realiza mediante un dise?o racional del proceso de tratamiento térmico de aleación. Primero, a través de los cinco ciclos de alta temperatura de 900-500 ℃, la formación de una estructura similar al bambú en la aleación, y luego a través de los cuatro ciclos de baja temperatura de 740-500 ℃, acceso a la fuerza impulsora de migración del límite de grano, para lograr el crecimiento anormal de bambú Este proceso tiene una longitud de 700 mm, un diámetro de una barra monocristalina de 15 mm y una buena superplasticidad. Además, las ideas experimentales para la realización de la producción en masa de monocristales brindan la posibilidad de ampliar la aplicación de las perspectivas de aleaciones con memoria de forma. Además de la aleación de cobre-aluminio-manganeso, también se espera que las aleaciones de cobre-zinc, hierro-cromo-cobalto-molibdeno y hierro-manganeso-aluminio-níquel, que también tienen fenómenos de crecimiento de grano anormales, logren una producción de alto volumen de cristales
Fuente: Meeyou Carbide