Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Кристаллизация происходит при температуре значительно ниже точки плавления феррита (табл. 9.5), что составляет основное достоинство метода. Технологический процесс включает в себя приготовление шихты, получение гомогенного высокотемпературного раствора, ега медленное охлаждение и персмешивание, извлечение кристаллов. В качестве кристаллообразующих компонентов используются аксиды (или легко разлагасмые при нагревании соли), флюсами обычно служат оксиды РЬО, РЬРз, ВзОз, В(зОз, ВаСоз и их сочетания. Флюсы должны обладать высокой растворяющей способностью, низкой летучестью, малой токсичностью, необходимой вязкостью и не должны входить в выращиваемые кристаллы, если нг нззиются их составляющими. Чистота сырья дозжна быть наибольшей.
Особенно вредны штн СВЧ кристаллов примеси редкоземельных элементов Тоблицп Ртй Температура плавления моиокрнсталлов ферритов (равд. 9) 170 й(онокрисгпллические ферриювыг материалы (РЗЭ), двухвалентного железа, кобальта и трехвалентиого марганца. По содержанию оксидов РЗЭ У«О«обозначаются; У вЂ” О (О,! 9'), У вЂ” ОО (0,01 ~~) и т. д. Кристаллы выращиваются в цилиндрических платиновых тиглях разной вместимости н конфигурации, помещаемых в вертикальные камерные печи. Под печи, несущий тигель, может реаерсивно вращаться для перемешивания раствора и перемещаться по вертикали. Температурный режим поддерживается автоматически с высокой точностью -+-(0,1...0,5 'С) терморегулятором.
Датчиком его служит расположенная возле силитовых стержней термопара. Контрольные термопары располагаются около крышки и дна тигля. Шихта нагревается до полного расплавления. Выдержка при максимальной температуре и вращение тигля обеспечивают гомогенизацию раствора. На стадии формирования зародыша расплав охлаждается с минимальной скоростью, по мере обеднения расплава эту скорость увеличивают.
Важное значение имеет распределение температуры по тиглю. Вероятность образования кристаллов на дне возрастаег с увеличением вертикального отрицательного (дно холоднее поверхногти) температурного перепада. Часть кристаллов локализуегся на стенках тигля. В зоне умеренного температурного градиента создаются условия для роста крупных н однородных кристаллов. Чтобы устранить «дворик кристаллизацииж тигель реаерснвно вращается с момента зарождения кристаллов. Кристаллы отделяют от затвердевшего расплава кипячением а 20 Зшном растворе НЫО«. Для выращивания крупных (20...! 00 г) кристаллов расплав необходимо сливать до его затвердеввнии. Выращивание кристаалов феррограиатов.
Для выращивания кристаллов у»Ге«О>х используется шихта (молярная доля): 10 о«8 У»О«, 20,4 о~', Ге»О«, 36,8 9~5 РЬО, 27,1 2~ РЬГ«, 5,5 о5 В«Оь Температура выдержки составляет 1250...! 300 'С, время — 15 ч. Скорость охлаждения от начала кристаллизации 0,3...0,5'/чК/ч. Примерный режим вращения тигля: частота вращения — 0,32 с ', время вращения в одну сторону — 15 с, пауза — 5 с. Вращение тигля способствует повышению качества кристаллов, но затрудняет их укрупнение. Донные кристаллы образуют сростки (друзы). Тем не менее в тиглях вместимостью 3 л вырастают отдельные кристаллы массой до 100 г и больше. Общий выход феррограната в расчете на оксид иттрия близок к 50 огй (а в расчете на массу загрузки - 10 ой). Кристаллы име»зт грани (!101 и (2!И.
Первые преобладают на медленно растущих кристаллах. Грани (2)Ц развиваются, когда кристалл растет слишком быстро для данных условий. Указанный выше для У«Ге»Ом состав шихты аналогичен при выращивании феррогранатов с частичным замещением Ге на Оа. Безиттриеаые гранаты Бз — »,СаъГеь-гЪ',Оа растут с вхождением в кристаллы компонсн. тов флюса (табл. 9.6).
С увеличением х отношение РЬО: В1«О«в шихте возрастает. Температура выдержки раствора 1200'С, скорость охлаждения 0,5...1,0 К/ч. Кристаллизация происходит до температуры 1000 С. Выход граната (относительно массы загрузки) близок к 10 о4. Масса отдельных кристаллов достигает !5...20 г. Размеры кристаллов, их выход увеличивается с возрастанием х, с уменьшением скорости охлаждения раствора. Кристаллы имеют грани (211).
Выращивание кристаллов ортоферритов. Области кристаллизации феррограната и ортоферрита близки и нередко наблюдается их совместная кристаллизация, например, Ен»ГегОп и ЬареО«. Способность ортоферритов к кристаллизации уменьшается от ЕнГеСЬ к ЕаГеОа Размеры кристаллов не превышают 10...15 мм в отличие от гранатов мало зависят от массы раствора.
Интервал кристаллизации обычно не превышает 850...1290 "С. Кристаллы, выращенные из раствора в расплаве при скорости охлаждения 0,5...1 К/ч, имеют изометрическую форму. Значительно реже кристаллы имеют столбчатую форму, которая становится доминирующей при использовании флюсов РЬО, РЬΠ— В»О«. Кристаллы имеют грани !!!О), (00!) Выращивание кристаллов феррошпинелей. Кристаллы феррошпннелей выращивают с использованием флюса РЬΠ— В»О» (табх. 9.7). Для )льферрита соотношение компонентов флюса близко к эвтектическому (РЬОХ Х0,5В«0»), ЕВО: Ге«О«=1: 1,5. Полученнью в соответствии с табл. 9.7 кристаллы Ьрферрита облццают совершенной сверхструктурой. Для кристаллизации Ьй и Мп-ферритов требуется значительно меньшее количество В»О»; И)О (или МКО):Ге«Ог=1:1.
Время выдержки раствора при максимальной температуре — 10 ч, скорость охлаждения 0,3...! К/ч. В оптимальных условиях размеры изометричных октаэдрических кристаллов достигают 1 см. Установлено, что внешний аид кристаллов Е1-феррита при разбавлении раствора флюсами меняется, они становятся пластничатымн. Увеличение содержания Ге«О« или В«О« в растворе приводит к столбчатой форме кристаллов. Выращивание кристаллов гексаферритов. Для выращивания кристаллов бариевых гекса- 171 Вырви!изание монокрисголлоа и ик дефектьч Таблица 9.6. Состав (в малярных долах) шнхты для кристаллизации В!з- мСаг,Гез-.
Ч,Ои Таблица 9.7. Состав (молярная доля) шихты для выршцнвания моиокристаллов феррошпннелей н интервал кристазлиэации Таблица 9.8. Состав (массовая золя) шнхты для выращивания монокристаллов гексаферритов н интервал кристаллизации феррнтов (табл. 9.8) используется флюс ВаΠ— ВгОз в эвтектическом соотношении 3,35:! компонентов, отличающийся малой летучестью, низкой вязкостью и низкой температурой плавления (9!5'С). Часть ВаО расходуется на построение кристаллов. Время выдержки раствора прн максимальнон температуре — 24 ч, скорость охлаждения 0,5...2 К/ч.
Кристаллы размером до 15 мм имеют пласгинчатый нли бочоночный вид, характерный для пониженных н повышенных концентраций раствора соответственно. Выращивание из раствора в расплаве (кристаллизация иа затравках). Преимуществом выращинания на затравках по сравнению со спонтанной кристаллизацией явлнется возможность управления технологическим процессом, что позволяет получать одиночные хорошо сформированные кристаллы. Затравкой служит монокристзлл, полученный другим методом, целиком или обработанный в виде призмы. Затравку целесообраз- но ориентировать с учетом анизотропии скорости роста.
Затравка может вращаться вместе с фиксирующим ее держателем. В растворах обычно используется нелетучнй флюс ВаΠ— ВзОз эвтектнческого состава. Кристаллы выращиваются при медленном охлаждении раствора илп при постоянной температуре в коннективной зоне раствора. Выращивание при медленном охлаждении раствора. Высококачественные кристаллы УзрезОы размером до 20 мм получены из раствора 30 о4-ной концентрации в тигле объемом 300 см". Избыток ГегОз в растворе, необходимый при криствзлизации феррограната, составляет в мзссовых долях 5,5 Я и условно считается компонентом флюса. Скорость вращения затравки обычно 1,92...2,40 с '.
Скорость охлаждения раствора постепенно увеличивается от 0,1 до 0,8 К/ч с целью сохранения постоянной скорости роста 1 мм/сут. Кристаллы Варе~газ и ВагЕпзГемОзг размером до 15 мм выращиваются иа 40 ушного (разд. 9! 172 Монокрисгаллические Ферркговые материалы раствора при температуре !!4б...1095 'С. Скорость охлаждения 0,25 — 0,50 К/ч, частота вращении затравки - — 80 сб/мин. Выращивание прн постоянной температуре. Наиболее высококачественные кристаллы можно нырагтить при постоянной температуре. В тигле создается перепад температур с помощью внутреннего экрана с отверстиями.
В нижней, более горячей, зоне происходит растворение избыточного вещества, которое переносится на затравку в верхнюю более холодную зону. Выращивание УзГезОы осуществляется при 1120 'С и вертикальном градиенте 50 'С. Питание растущих кристаллов улучшается перемещиванием раствора специальными лопастями на внутренней поверхности тигля илн на реверсизно вращающемся стержне. Лля роста кристаллов затравка медхенно (-5 мк/ч) зытягиваегся из раствора. Выращивание по методам Вернейля и Бриджмена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
