საფირონი არის მყარი, აცვიათ მდგრადი და ძლიერი მასალა მაღალი დნობის ტემპერატურით, ის ქიმიურად ფართოდ ინერტულია და ავლენს საინტერესო ოპტიკურ თვისებებს. ამიტომ, საფირონი გამოიყენება მრავალი ტექნოლოგიური აპლიკაციისთვის, სადაც ინდუსტრიის ძირითადი სფეროებია ოპტიკა და ელექტრონიკა. დღეს სამრეწველო საფირონის უდიდესი ნაწილი გამოიყენება როგორც სუბსტრატი LED და ნახევარგამტარების წარმოებისთვის, რასაც მოჰყვება საათების, მობილური ტელეფონის ნაწილების ან შტრიხ კოდის სკანერების ფანჯრების გამოყენება, რამდენიმე მაგალითის დასასახელებლად [1]. დღესდღეობით საფირონის ერთკრისტალების გასაზრდელად სხვადასხვა მეთოდია ხელმისაწვდომი, კარგი მიმოხილვა შეგიძლიათ ნახოთ მაგალითად [1, 2]. თუმცა, სამი მზარდი მეთოდი Kyropoulos process (KY), სითბოს გაცვლის მეთოდი (HEM) და კიდეებით განსაზღვრული ფირის კვებაზე ზრდა (EFG) შეადგენს საფირონის წარმოების მსოფლიო შესაძლებლობების 90%-ზე მეტს.

სინთეზურად წარმოებული ბროლის პირველი მცდელობა გაკეთდა 1877 წელს პატარა ლალის ერთკრისტალებისთვის [2]. 1926 წელს კიროპულოსის პროცესი გამოიგონეს. ის მუშაობს ვაკუუმში და საშუალებას იძლევა აწარმოოს დიდი ცილინდრული ფორმის ბულები ძალიან მაღალი ხარისხის. საფირონის მოყვანის კიდევ ერთი საინტერესო მეთოდი არის კიდეებით განსაზღვრული ფირის ნაზარდი. EFG ტექნიკა დაფუძნებულია კაპილარულ არხზე, რომელიც ივსება თხევადი დნობით და საშუალებას იძლევა გაიზარდოს ფორმის საფირონის კრისტალები, როგორიცაა წნელები, მილები ან ფურცლები (ასევე უწოდებენ ლენტები). ამ მეთოდებისგან განსხვავებით, სითბოს გაცვლის მეთოდი, რომელიც დაიბადა 1960-იანი წლების ბოლოს, საშუალებას იძლევა გაიზარდოს დიდი საფირონის ბუშტები დაწნული ჭურჭლის შიგნით ჭურჭლის ფორმაში განსაზღვრული სითბოს ამოღებით ქვემოდან. იმის გამო, რომ საფირონის ბული ეწებება ჭურჭელს ზრდის პროცესის ბოლოს, ბუულები შეიძლება გაიბზაროს გაციების პროცესში და ჭურჭლის გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ ერთხელ.
საფირონის ბროლის მზარდი ტექნოლოგიებიდან ნებისმიერს აქვს საერთო ის, რომ ძირითადი კომპონენტები - განსაკუთრებით ჭურჭელი - მოითხოვს მაღალი ტემპერატურის ცეცხლგამძლე ლითონებს. მზარდი მეთოდის მიხედვით, ჭურჭელი მზადდება მოლიბდენის ან ვოლფრამისგან, მაგრამ ლითონები ასევე ფართოდ გამოიყენება გამძლეობის გამათბობელებისთვის, კვარცხლბეკებისთვის და ცხელი ზონის დამცავებისთვის [1]. თუმცა, ამ ნაშრომში ჩვენ ყურადღებას გავამახვილებთ ჩვენს დისკუსიაზე KY და EFG დაკავშირებულ თემებზე, რადგან ამ პროცესებში გამოიყენება დაპრესილი საცობები.
ამ მოხსენებაში ჩვენ წარმოგიდგენთ მასალების დახასიათების კვლევებს და გამოკვლევებს დაჭერით აგლომერირებული მასალების ზედაპირის კონდიცირების შესახებ, როგორიცაა მოლიბდენი (Mo), ვოლფრამი (W) და მისი შენადნობები (MoW). პირველ ნაწილში ჩვენი ყურადღება გამახვილებულია მაღალტემპერატურულ მექანიკურ მონაცემებზე და მყიფე და მყიფე გარდამავალ ტემპერატურაზე. მექანიკური თვისებების დამატებით შევისწავლეთ თერმოფიზიკური თვისებები, ანუ თერმული გაფართოების და თბოგამტარობის კოეფიციენტი. მეორე ნაწილში ჩვენ წარმოგიდგენთ კვლევებს ზედაპირის კონდიცირების ტექნიკის შესახებ, სპეციალურად ალუმინის დნობით სავსე ჭურჭლის წინააღმდეგობის გასაუმჯობესებლად. მესამე ნაწილში ჩვენ ვახსენებთ თხევადი ალუმინის დატენიანების კუთხეების გაზომვებს ცეცხლგამძლე ლითონებზე 2100 °C ტემპერატურაზე. ჩვენ ჩავატარეთ დნობის წვეთი ექსპერიმენტები Mo, W და MoW25 შენადნობზე (75 wt.% მოლიბდენი, 25 wt.% ვოლფრამი) და შევისწავლეთ დამოკიდებულება სხვადასხვა ატმოსფერულ პირობებზე. ჩვენი გამოკვლევების შედეგად, ჩვენ ვთავაზობთ MoW-ს, როგორც საინტერესო მასალას საფირონის ზრდის ტექნოლოგიებში და როგორც სუფთა მოლიბდენისა და ვოლფრამის პოტენციურ ალტერნატივად.
მაღალი ტემპერატურის მექანიკური და თერმოფიზიკური თვისებები
საფირონის კრისტალების ზრდის მეთოდები KY და EFG ადვილად ემსახურება საფირონის მსოფლიო რაოდენობის წილის 85%-ზე მეტს. ორივე მეთოდით, თხევადი ალუმინა მოთავსებულია დაჭერით აგლომერირებულ ჭურჭელში, როგორც წესი, დამზადებულია ვოლფრამისგან KY პროცესისთვის და დამზადებულია მოლიბდენისგან EFG პროცესისთვის. ჭურჭელი არის სისტემის მნიშვნელოვანი ნაწილები ამ მზარდი პროცესებისთვის. იმისათვის, რომ შევამციროთ ვოლფრამის ჭურჭლის ხარჯები KY პროცესში, ასევე გავზარდოთ მოლიბდენის ჭურჭლის სიცოცხლის ხანგრძლივობა EFG პროცესში, ჩვენ დავამზადეთ და გამოვცადეთ დამატებით ორი MoW შენადნობები, ანუ MoW30, რომელიც შეიცავს 70 wt.% Mo და 30 wt. % W და MoW50, რომელიც შეიცავს 50 wt.% Mo და W თითოეულს.
მასალების დახასიათების ყველა კვლევისთვის ჩვენ ვაწარმოეთ Mo, MoW30, MoW50 და W დაპრესილი გორგლები.

ცხრილი I: მექანიკური და თერმოფიზიკური თვისებების გაზომვისთვის გამოყენებული დაწნეხილ-აგლომერირებული მასალების შეჯამება. ცხრილი გვიჩვენებს მასალების საწყისი მდგომარეობის სიმკვრივეს და საშუალო მარცვლის ზომას

იმის გამო, რომ ჭურჭელი დიდი ხნის განმავლობაში ექვემდებარება მაღალ ტემპერატურას, ჩვენ ჩავატარეთ დახვეწილი დაჭიმვის ტესტები, განსაკუთრებით მაღალი ტემპერატურის დიაპაზონში 1000 °C-დან 2100 °C-მდე. სურათი 1 აჯამებს ამ შედეგებს Mo, MoW30 და MoW50-სთვის, სადაც ნაჩვენებია 0.2% დაშვების ძალა (Rp0.2) და დრეკადობა მოტეხილობამდე (A). შედარებისთვის, დაჭერით-შედუღებული W-ის მონაცემთა წერტილი მითითებულია 2100 °C-ზე.
იდეალური მყარი ხსნადი ვოლფრამის მოლიბდენში Rp0.2 მოსალოდნელია გაიზრდება სუფთა Mo მასალასთან შედარებით. 1800 °C-მდე ტემპერატურისთვის ორივე MoW შენადნობები აჩვენებს მინიმუმ 2-ჯერ უფრო მაღალ Rp0.2 ვიდრე Mo-ს, იხილეთ სურათი 1(a). უფრო მაღალი ტემპერატურისთვის მხოლოდ MoW50 აჩვენებს მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულ Rp0.2. დაჭერით-გლოვადი W აჩვენებს უმაღლეს Rp0.2 2100 °C-ზე. დაჭიმვის ტესტები ავლენს ასევე A-ს, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 1(ბ). ორივე MoW შენადნობები აჩვენებს ძალიან მსგავს დრეკადობას მოტეხილობის მნიშვნელობებთან, რომლებიც, როგორც წესი, არის Mo-ის მნიშვნელობების ნახევარი. ვოლფრამის შედარებით მაღალი A 2100 °C-ზე უნდა იყოს გამოწვეული მისი უფრო წვრილმარცვლოვანი სტრუქტურით, ვიდრე Mo-სთან შედარებით.
დაჭერით მოლიბდენის ვოლფრამის შენადნობების დრეკადიდან მტვრევამდე გარდამავალი ტემპერატურის (DBTT) დასადგენად, ასევე ჩატარდა გაზომვები მოხრის კუთხეზე სხვადასხვა ტესტირების ტემპერატურაზე. შედეგები ნაჩვენებია სურათზე 2. DBTT იზრდება ვოლფრამის შემცველობის მატებასთან ერთად. მიუხედავად იმისა, რომ Mo-ის DBTT შედარებით დაბალია დაახლოებით 250 °C, შენადნობები MoW30 და MoW50 აჩვენებენ DBTT დაახლოებით 450 °C და 550 °C შესაბამისად.

მექანიკური დახასიათების დამატებით ჩვენ ასევე შევისწავლეთ თერმოფიზიკური თვისებები. თერმული გაფართოების კოეფიციენტი (CTE) გაზომილი იყო ბიძგ-როდ დილატომეტრში [3] ტემპერატურულ დიაპაზონში 1600 °C-მდე Ø5 მმ და 25 მმ სიგრძის ნიმუშის გამოყენებით. CTE გაზომვები ილუსტრირებულია სურათზე 3. ყველა მასალა აჩვენებს CTE-ის ძალიან მსგავს დამოკიდებულებას ტემპერატურის მატებასთან ერთად. CTE-ის მნიშვნელობები შენადნობებისთვის MoW30 და MoW50 არის Mo და W მნიშვნელობებს შორის. იმის გამო, რომ დაწნეხილ-აგლომირებული მასალების ნარჩენი ფორიანობა შეუთავსებელია და მცირე ინდივიდუალური ფორებით, მიღებული CTE მსგავსია მაღალი სიმკვრივის მასალების, როგორიცაა ფურცლები და წნელები [4].
დაჭერით-აგლომერირებული მასალების თერმული კონდუქტომეტრი მიღებულ იქნა Ø12.7 მმ და 3.5 მმ სისქის ნიმუშის როგორც თერმული დიფუზურობის, ისე სპეციფიური სითბოს გაზომვით ლაზერული ციმციმის მეთოდით [5, 6]. იზოტროპული მასალებისთვის, როგორიც არის დაჭერით აგლომერირებული მასალები, სპეციფიკური სითბო შეიძლება გაიზომოს იგივე მეთოდით. გაზომვები ჩატარდა ტემპერატურის დიაპაზონში 25 °C-დან 1000 °C-მდე. თბოგამტარობის გამოსათვლელად ჩვენ დამატებით გამოვიყენეთ მასალის სიმკვრივეები, როგორც ნაჩვენებია ცხრილში I და ვივარაუდეთ ტემპერატურის დამოუკიდებელი სიმკვრივეები. ნახაზი 4 გვიჩვენებს მიღებული თბოგამტარობა დაჭერით-აგლომირებული Mo, MoW30, MoW50 და W. თბოგამტარობა

MoW შენადნობები 100 W/mK-ზე დაბალია ყველა გამოკვლეული ტემპერატურისთვის და გაცილებით მცირეა სუფთა მოლიბდენთან და ვოლფრამთან შედარებით. გარდა ამისა, Mo და W-ის გამტარობა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ხოლო MoW შენადნობის გამტარობა მიუთითებს მზარდ მნიშვნელობებზე ტემპერატურის მატებასთან ერთად.
ამ განსხვავების მიზეზი არ არის გამოკვლეული ამ ნაშრომში და იქნება მომავალი გამოკვლევების ნაწილი. ცნობილია, რომ ლითონებისთვის თბოგამტარობის დომინანტური ნაწილია დაბალ ტემპერატურაზე ფონონის წვლილი, ხოლო მაღალ ტემპერატურაზე ელექტრონული გაზი დომინირებს თბოგამტარობაზე [7]. ფონონებზე გავლენას ახდენს მატერიალური ნაკლოვანებები და დეფექტები. თუმცა, თბოგამტარობის მატება დაბალი ტემპერატურის დიაპაზონში შეინიშნება არა მხოლოდ MoW შენადნობებისთვის, არამედ სხვა მყარი ხსნარის მასალებისთვის, როგორიცაა მაგ. ვოლფრამი-რენიუმი [8], სადაც ელექტრონის წვლილი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს.
მექანიკური და თერმოფიზიკური თვისებების შედარება გვიჩვენებს, რომ MoW საინტერესო მასალაა საფირონის გამოყენებისთვის. მაღალი ტემპერატურებისთვის > 2000 °C, მოსავლიანობის სიძლიერე უფრო მაღალია, ვიდრე მოლიბდენისა და ჭურჭლის უფრო ხანგრძლივი სიცოცხლე უნდა იყოს შესაძლებელი. თუმცა, მასალა უფრო მყიფე ხდება და დამუშავება და დამუშავება უნდა იყოს მორგებული. დაჭერით-გლომერირებული მოლეკულის საგრძნობლად შემცირებული თბოგამტარობა, როგორც ნაჩვენებია სურათი 4-ზე, მიუთითებს იმაზე, რომ შესაძლოა საჭირო გახდეს მზარდი ღუმელის ადაპტირებული გაცხელების და გაგრილების პარამეტრები. განსაკუთრებით გაცხელების ფაზაში, სადაც საჭიროა ალუმინის დნობა ჭურჭელში, სითბოს ტრანსპორტირება ხდება მხოლოდ ჭურჭლით მის ნედლეულ შემავსებელ მასალამდე. გასათვალისწინებელია MoW-ის შემცირებული თბოგამტარობა, რათა თავიდან იქნას აცილებული ჭურჭელში მაღალი თერმული დატვირთვა. MW შენადნობების CTE მნიშვნელობების დიაპაზონი საინტერესოა HEM კრისტალური ზრდის მეთოდის კონტექსტში. როგორც აღვნიშნეთ [9] მითითებაში, Mo-ის CTE იწვევს საფირის შეკვრას გაგრილების ფაზაში. ამიტომ, MoW შენადნობის შემცირებული CTE შეიძლება იყოს გასაღები HEM პროცესისთვის ხელახლა გამოსაყენებელი დაწნული ჭურჭლის გამოსაყენებლად.
დაჭერით-შედუღებული ცეცხლგამძლე ლითონების ზედაპირის კონდიცირება
როგორც შესავალში იყო განხილული, დაჭერით აგლომერირებული ჭურჭელი ხშირად გამოიყენება საფირონის კრისტალების ზრდის პროცესებში გასათბობად და ალუმინის დნობის შესანარჩუნებლად 2050 °C-ზე ოდნავ ზემოთ. საფირონის საბოლოო კრისტალის ხარისხის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მოთხოვნაა მინარევები და გაზის ბუშტები დნობისას რაც შეიძლება დაბალი იყოს. დაჭერით აგლომერირებულ ნაწილებს აქვთ ნარჩენი ფორიანობა და აჩვენებენ წვრილმარცვლოვან სტრუქტურას. ეს წვრილმარცვლოვანი სტრუქტურა დახურული ფორიანობით მყიფეა ლითონის გაძლიერებული კოროზიის მიმართ, განსაკუთრებით ოქსიდური დნობის შედეგად. საფირონის კრისტალების კიდევ ერთი პრობლემაა დნობის შიგნით გაზის პატარა ბუშტები. გაზის ბუშტების წარმოქმნას აძლიერებს ცეცხლგამძლე ნაწილის ზედაპირის გაზრდილი უხეშობა, რომელიც კონტაქტშია დნობასთან.

დაჭერით-აგლომერირებული მასალების ამ პრობლემების დასაძლევად ჩვენ ვიყენებთ ზედაპირის მექანიკურ დამუშავებას. ჩვენ გამოვცადეთ მეთოდი საწნეხი ხელსაწყოთი, სადაც კერამიკული მოწყობილობა ამუშავებს ზედაპირს დაპრესილი-შედუღებული ნაწილის განსაზღვრული წნევის ქვეშ [10]. ზედაპირზე დაჭერის ეფექტური დაძაბულობა საპირისპიროდ არის დამოკიდებული კერამიკული ხელსაწყოს კონტაქტურ ზედაპირზე ამ ზედაპირის კონდიცირების დროს. ამ დამუშავებით მაღალი დაწნეხვის ძაბვა შეიძლება ადგილობრივად იქნას გამოყენებული დაპრესილი-ამოდუღებული მასალების ზედაპირზე და მასალის ზედაპირი პლასტიკურად დეფორმირებულია. ნახაზი 5 გვიჩვენებს დაპრესილი მოლიბდენის ნიმუშის მაგალითს, რომელიც დამუშავებულია ამ ტექნიკით.
სურათი 6 ხარისხობრივად გვიჩვენებს ეფექტური დაჭერის სტრესის დამოკიდებულებას ხელსაწყოს წნევაზე. მონაცემები მიღებული იქნა ხელსაწყოს სტატიკური ანაბეჭდების გაზომვებიდან დაჭერით-გაყინულ მოლიბდენში. ხაზი წარმოადგენს მონაცემებთან შესაბამისობას ჩვენი მოდელის მიხედვით.

ნახაზი 7 გვიჩვენებს ანალიზის შედეგებს, რომლებიც შეჯამებულია ზედაპირის უხეშობისა და ზედაპირის სიხისტის გაზომვებისთვის, როგორც ხელსაწყოს წნევის ფუნქცია დისკებად მომზადებული სხვადასხვა დაჭერით აგლომერირებული მასალებისთვის. როგორც ნაჩვენებია სურათზე 7(a) დამუშავების შედეგად ხდება ზედაპირის გამკვრივება. ორივე შემოწმებული მასალის Mo და MoW30 სიმტკიცე გაიზარდა დაახლოებით 150%-ით. ხელსაწყოს მაღალი წნევით, სიმტკიცე არ იზრდება. სურათი 7(b) გვიჩვენებს, რომ შესაძლებელია მაღალი გლუვი ზედაპირები Ra-ით 0,1 მკმ-მდე Mo-სთვის. ხელსაწყოზე წნევის გაზრდისთვის, Mo-ის უხეშობა კვლავ იზრდება. იმის გამო, რომ MoW30 (და W) უფრო მყარი მასალებია ვიდრე Mo, MoW30 და W-ის მიღწეული Ra მნიშვნელობები, როგორც წესი, 2-3-ჯერ მეტია ვიდრე Mo. Mo-თან საპირისპიროდ, W-ის ზედაპირის უხეშობა მცირდება ხელსაწყოს შიგნით მაღალი წნევის გამოყენებით. შემოწმებული პარამეტრის დიაპაზონი.
განპირობებული ზედაპირების ჩვენი სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის (SEM) კვლევები ადასტურებს ზედაპირის უხეშობის მონაცემებს, იხილეთ სურათი 7(ბ). როგორც ნაჩვენებია 8(a) სურათზე, ხელსაწყოს განსაკუთრებით მაღალმა წნევამ შეიძლება გამოიწვიოს მარცვლეულის ზედაპირის დაზიანება და მიკრობზარები. კონდიცირება ძალიან მაღალ ზედაპირულ სტრესში შეიძლება გამოიწვიოს ზედაპირიდან მარცვლების მოცილება, იხილეთ სურათი 8(ბ). მსგავსი ეფექტები ასევე შეიძლება შეინიშნოს MoW-სა და W-ზე გარკვეული დამუშავების პარამეტრებზე.
ზედაპირის კონდიცირების ტექნიკის ეფექტის შესასწავლად ზედაპირული მარცვლის სტრუქტურასა და მის ტემპერატურულ ქცევასთან დაკავშირებით, ჩვენ მოვამზადეთ ანეილირების ნიმუშები სამი საცდელი დისკიდან Mo, MoW30 და W.

ნიმუშები დამუშავდა 2 საათის განმავლობაში სხვადასხვა ტესტირების ტემპერატურაზე 800 °C-დან 2000 °C-მდე დიაპაზონში და მიკროსექციები მომზადდა მსუბუქი მიკროსკოპული ანალიზისთვის.
ნახაზი 9 გვიჩვენებს დაპრესილი მოლიბდენის მიკროსექციურ მაგალითებს. დამუშავებული ზედაპირის საწყისი მდგომარეობა წარმოდგენილია სურათზე 9(a). ზედაპირზე ჩანს თითქმის მკვრივი ფენა დაახლოებით 200 მკმ დიაპაზონში. ამ ფენის ქვემოთ ჩანს ტიპიური მასალის სტრუქტურა აგლომერაციის ფორებით, ნარჩენი ფორიანობა არის დაახლოებით 5%. გაზომილი ნარჩენი ფორიანობა ზედაპირული ფენის შიგნით არის 1%-ზე დაბალი. ნახაზი 9(ბ) გვიჩვენებს მარცვლის სტრუქტურას 2 საათის განმავლობაში 1700 °C ტემპერატურაზე დუღილის შემდეგ. მკვრივი ზედაპირის ფენის სისქე გაიზარდა და მარცვლები არსებითად უფრო დიდია ვიდრე მარცვლები მოცულობით, რომელიც არ არის შეცვლილი ზედაპირის კონდიცირების შედეგად. ეს უხეში მარცვლოვანი მაღალი მკვრივი ფენა ეფექტური იქნება მასალის ცოცვის წინააღმდეგობის გასაუმჯობესებლად.
ჩვენ შევისწავლეთ ზედაპირის ფენის ტემპერატურაზე დამოკიდებულება სისქესა და მარცვლის ზომაზე სხვადასხვა ხელსაწყოზე წნევისთვის. ნახაზი 10 გვიჩვენებს წარმომადგენლობით მაგალითებს ზედაპირული ფენის სისქისთვის Mo და MoW30-ისთვის. როგორც ილუსტრირებულია სურათზე 10(a) საწყისი ზედაპირის ფენის სისქე დამოკიდებულია დამუშავების ხელსაწყოს დაყენებაზე. 800 °C-ზე ზემოთ დამუშავების ტემპერატურაზე, Mo-ის ზედაპირული ფენის სისქე იწყებს ზრდას. 2000 °C-ზე ფენის სისქე აღწევს 0,3-დან 0,7 მმ-მდე. MoW30-ისთვის ზედაპირული ფენის სისქის მატება შეიძლება შეინიშნოს მხოლოდ 1500 °C-ზე მაღალი ტემპერატურისთვის, როგორც ნაჩვენებია ნახაზი 10(ბ). მიუხედავად ამისა, 2000 °C-ზე MoW30-ის ფენის სისქე ძალიან ჰგავს Mo-ს.

ზედაპირის ფენის სისქის ანალიზის მსგავსად, ნახაზი 11 გვიჩვენებს საშუალო მარცვლის ზომის მონაცემებს Mo და MoW30-ისთვის, რომლებიც გაზომილია ზედაპირულ ფენაში, ანეილის ტემპერატურის ფუნქციის მიხედვით. როგორც ფიგურებიდან შეიძლება დავასკვნათ, მარცვლების ზომა - გაზომვის გაურკვევლობის ფარგლებში - დამოუკიდებელია გამოყენებული პარამეტრის დაყენებისგან. მარცვლის ზომის ზრდა მიუთითებს ზედაპირის ფენის არანორმალურ მარცვლის ზრდაზე, რომელიც გამოწვეულია ზედაპირის დეფორმაციით. მოლიბდენის მარცვლები იზრდება სატესტო ტემპერატურაზე 1100 °C-ზე ზემოთ და მარცვლის ზომა თითქმის 3-ჯერ მეტია 2000 °C-ზე საწყის მარცვლის ზომასთან შედარებით. ზედაპირული კონდიცირებული ფენის MoW30 მარცვლები იწყებს ზრდას 1500 °C ტემპერატურაზე ზემოთ. 2000 °C ტესტის ტემპერატურაზე მარცვლის საშუალო ზომა დაახლოებით 2-ჯერ აღემატება საწყის მარცვლის ზომას.
შეჯამებით, ჩვენი გამოკვლევები ზედაპირის კონდიცირების ტექნიკის შესახებ აჩვენებს, რომ ის კარგად გამოიყენება დაპრესილი მოლიბდენის ვოლფრამის შენადნობებისთვის. ამ მეთოდის გამოყენებით, შეგიძლიათ მიიღოთ გაზრდილი სიხისტის მქონე, ასევე გლუვი ზედაპირები Ra-ით 0,5 მკმ-ზე დაბალ დონეზე. ეს უკანასკნელი თვისება განსაკუთრებით სასარგებლოა გაზის ბუშტების შესამცირებლად. ზედაპირის ფენაში ნარჩენი ფორიანობა ნულს უახლოვდება. ანეილირება და მიკროსექციური კვლევები აჩვენებს, რომ შეიძლება მიღებულ იქნას უაღრესად მკვრივი ზედაპირის ფენა ტიპიური სისქით 500 მკმ. ამით დამუშავების პარამეტრს შეუძლია აკონტროლოს ფენის სისქე. კონდიცირებული მასალის მაღალ ტემპერატურაზე ზემოქმედებისას, როგორც ჩვეულებრივ გამოიყენება საფირონის მოყვანის მეთოდებში, ზედაპირის ფენა ხდება მსხვილმარცვლოვანი მარცვლეულის ზომით 2-3-ჯერ უფრო დიდი, ვიდრე ზედაპირული დამუშავების გარეშე. ზედაპირის ფენაში მარცვლის ზომა დამოუკიდებელია დამუშავების პარამეტრებისგან. ზედაპირზე მარცვლის საზღვრების რაოდენობა ეფექტურად მცირდება. ეს იწვევს უფრო მაღალ წინააღმდეგობას ელემენტების დიფუზიის მიმართ მარცვლების საზღვრებთან და დნობის შეტევა უფრო დაბალია. გარდა ამისა, გაუმჯობესებულია დაპრესილი მოლიბდენის ვოლფრამის შენადნობების მაღალი ტემპერატურის მცოცავი წინააღმდეგობა.

თხევადი ალუმინის დამასველებელი კვლევები ცეცხლგამძლე ლითონებზე
თხევადი ალუმინის დატენვა მოლიბდენზე ან ვოლფრამზე ფუნდამენტური ინტერესია საფირონის ინდუსტრიაში. განსაკუთრებით EFG პროცესისთვის, ალუმინის დატენიანების ქცევა კაპილარებში, განსაზღვრავს საფირონის ღეროების ან ლენტების ზრდის ტემპს. შერჩეული მასალის, ზედაპირის უხეშობის ან პროცესის ატმოსფეროს ზემოქმედების გასაგებად ჩვენ ჩავატარეთ დამსველების კუთხის დეტალური გაზომვები [11].
დასველების გაზომვისთვის სატესტო სუბსტრატები ზომით 1 x 5 x 40 მმ³ დამზადდა Mo, MoW25 და W ფურცლის მასალებისგან. ლითონის ფურცლის სუბსტრატის მეშვეობით მაღალი ელექტრული დენის გაგზავნით ალუმინის დნობის ტემპერატურა 2050 °C მიიღწევა ნახევარ წუთში. კუთხის გაზომვისთვის ალუმინის მცირე ნაწილაკები მოთავსებული იყო ფურცლის ნიმუშების თავზე და შემდგომ

წვეთებად დნება. ავტომატური გამოსახულების სისტემამ ჩაიწერა დნობის წვეთები, როგორც ეს ილუსტრირებულია, მაგალითად, 12-ში. დნობის წვეთების თითოეული ექსპერიმენტი საშუალებას გაძლევთ გაზომოთ დასველების კუთხე წვეთების კონტურის ანალიზით, იხილეთ სურათი 12(a) და სუბსტრატის საბაზისო ხაზი, როგორც წესი, გამორთვის შემდეგ მალევე. გათბობის დენი, იხილეთ სურათი 12(ბ).
ჩვენ ჩავატარეთ დატენიანების კუთხის გაზომვები ორ სხვადასხვა ატმოსფეროში, ვაკუუმი 10-5მბარზე და არგონი 900მბარ წნევაზე. გარდა ამისა, შემოწმდა ზედაპირის ორი ტიპი, ანუ უხეში ზედაპირი Ra ~ 1 μm და გლუვი ზედაპირი Ra ~ 0.1 μm.
ცხრილი II აჯამებს ყველა გაზომვის შედეგებს დატენიანების კუთხეებზე Mo, MoW25 და W გლუვ ზედაპირებზე. ზოგადად, მო-ს დასველების კუთხე ყველაზე მცირეა სხვა მასალებთან შედარებით. ეს ნიშნავს, რომ ალუმინის დნობა საუკეთესოდ ატენიანებს Mo-ს, რაც სასარგებლოა EFG ზრდის ტექნიკაში. არგონისთვის მიღებული დამსველების კუთხეები მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე ვაკუუმის კუთხეები. უხეში სუბსტრატის ზედაპირებისთვის სისტემატურად ვპოულობთ ოდნავ უფრო დაბალ დამსველ კუთხეებს. ეს მნიშვნელობები, როგორც წესი, დაახლოებით 2°-ით დაბალია, ვიდრე II ცხრილში მოცემული კუთხეები. თუმცა, გაზომვის გაურკვევლობის გამო, გლუვ და უხეშ ზედაპირებს შორის მნიშვნელოვანი კუთხის სხვაობა არ არის დაფიქსირებული.

ჩვენ გავზომეთ დატენიანების კუთხეები ატმოსფეროს სხვა წნევისთვისაც, ანუ მნიშვნელობები 10-5 მბარ-დან 900 მბარ-მდე. წინასწარი ანალიზი გვიჩვენებს, რომ 10-5 მბარ-დან 1 მბარ-მდე წნევაზე დამსველებელი ანგელოზი არ იცვლება. მხოლოდ 1 მბარ-ზე ზევით დასველების კუთხე ხდება უფრო დაბალი ვიდრე დაფიქსირდა 900 მბარ არგონზე (ცხრილი II). გარდა ატმოსფერული მდგომარეობისა, ალუმინის დნობის დამასველებელი ქცევის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფაქტორია ჟანგბადის ნაწილობრივი წნევა. ჩვენი ტესტები ვარაუდობენ, რომ ქიმიური ურთიერთქმედება დნობასა და ლითონის სუბსტრატებს შორის ხდება გაზომვის სრული ხანგრძლივობის ფარგლებში (ჩვეულებრივ, 1 წუთი). ჩვენ ეჭვი გვაქვს Al2O3 მოლეკულების სხვა ჟანგბადის კომპონენტებში დაშლის პროცესებში, რომლებიც ურთიერთქმედებენ სუბსტრატის მასალასთან დნობის წვეთთან ახლოს. ამჟამად მიმდინარეობს შემდგომი კვლევები, რათა უფრო დეტალურად გამოიკვლიოს როგორც დატენიანების კუთხის წნევაზე დამოკიდებულება, ასევე დნობის ქიმიური ურთიერთქმედებები ცეცხლგამძლე ლითონებთან.