Շափյուղան կոշտ, մաշման դիմացկուն և ամուր նյութ է՝ հալման բարձր ջերմաստիճանով, այն քիմիապես լայնորեն իներտ է և ցուցադրում է հետաքրքիր օպտիկական հատկություններ։Հետևաբար, շափյուղան օգտագործվում է բազմաթիվ տեխնոլոգիական ծրագրերի համար, որտեղ արդյունաբերության հիմնական ոլորտներն են օպտիկան և էլեկտրոնիկան:Այսօր արդյունաբերական շափյուղայի ամենամեծ բաժինը օգտագործվում է որպես լուսադիոդային և կիսահաղորդիչների արտադրության հիմք, որին հաջորդում են ժամացույցների, բջջային հեռախոսների մասերի կամ շտրիխ սկաներների պատուհաններ, օրինակներ նշելու համար [1]:Այսօր շափյուղայի միայնակ բյուրեղների աճեցման տարբեր մեթոդներ կան, լավ ակնարկ կարելի է գտնել օրինակ [1, 2]-ում:Այնուամենայնիվ, աճեցման երեք մեթոդները՝ Kyropoulos process (KY), ջերմափոխանակման մեթոդը (HEM) և եզրով սահմանված թաղանթով սնվող աճը (EFG) կազմում են շափյուղայի համաշխարհային արտադրության հզորությունների ավելի քան 90%-ը։

Սինթետիկորեն արտադրված բյուրեղի առաջին փորձը կատարվել է 1877 թվականին փոքր ռուբին միաբյուրեղների համար [2]:Հեշտությամբ 1926 թվականին հորինվեց Կիրոպուլոսի գործընթացը։Այն գործում է վակուումում և թույլ է տալիս արտադրել մեծ, շատ բարձր որակի գլանաձև բուլիկներ:Շափյուղայի աճեցման մեկ այլ հետաքրքիր մեթոդ է եզրագծված թաղանթով սնվող աճը:EFG տեխնիկան հիմնված է մազանոթ ալիքի վրա, որը լցված է հեղուկ հալոցով և թույլ է տալիս աճեցնել ձևավորված շափյուղա բյուրեղներ, ինչպիսիք են ձողերը, խողովակները կամ թերթերը (նաև կոչվում են ժապավեններ):Ի տարբերություն այս մեթոդների, ջերմափոխանակման մեթոդը, որը ծնվել է 1960-ականների վերջին, թույլ է տալիս մեծ շափյուղաներ աճեցնել պտտվող կարասի ներսում՝ ներքևից սահմանված ջերմության արդյունահանման միջոցով:Քանի որ շափյուղայի բուլը կպչում է կարասին աճման գործընթացի վերջում, հովացման գործընթացում բուլիկները կարող են ճաքել, և կարասը կարող է օգտագործվել միայն մեկ անգամ:
Շափյուղայի բյուրեղների աճեցման այս տեխնոլոգիաներից որևէ մեկն ունի այն ընդհանուրը, որ հիմնական բաղադրիչները, հատկապես կարասները, պահանջում են բարձր ջերմաստիճանի հրակայուն մետաղներ:Կախված աճեցման մեթոդից, կարասները պատրաստվում են մոլիբդենից կամ վոլֆրամից, սակայն մետաղները լայնորեն օգտագործվում են նաև դիմադրողական ջեռուցիչների, տոպրակների և տաք գոտու պաշտպանիչ սարքերի համար [1]:Այնուամենայնիվ, այս փաստաթղթում մենք կենտրոնացնում ենք մեր քննարկումը KY-ի և EFG-ի հետ կապված թեմաների վրա, քանի որ այս գործընթացներում օգտագործվում են սեղմված սինթերային կարասներ:
Այս զեկույցում մենք ներկայացնում ենք նյութերի բնութագրման ուսումնասիրություններ և հետազոտություններ սեղմված սինթերով նյութերի, ինչպիսիք են մոլիբդենը (Mo), վոլֆրամը (W) և դրա համաձուլվածքները (MoW):Առաջին մասում մեր ուշադրությունը կենտրոնացած է բարձր ջերմաստիճանի մեխանիկական տվյալների և ճկունից փխրուն անցումային ջերմաստիճանի վրա:Լրացուցիչ մեխանիկական հատկություններին մենք ուսումնասիրել ենք ջերմաֆիզիկական հատկությունները, այսինքն՝ ջերմային ընդարձակման և ջերմահաղորդականության գործակիցը:Երկրորդ մասում մենք ներկայացնում ենք ուսումնասիրություններ մակերևույթի բարելավման տեխնիկայի վերաբերյալ՝ հատուկ կավահողով լցված խառնարանների դիմադրությունը բարելավելու համար:Երրորդ մասում մենք զեկուցում ենք հրակայուն մետաղների վրա հեղուկ կավահողի թրջման անկյունների չափումների մասին 2100 °C ջերմաստիճանում:Մենք իրականացրել ենք հալեցման կաթիլային փորձեր Mo, W և MoW25 համաձուլվածքի վրա (75 wt.% մոլիբդեն, 25 wt.% վոլֆրամ) և ուսումնասիրել ենք կախվածությունը տարբեր մթնոլորտային պայմաններից:Մեր ուսումնասիրությունների արդյունքում մենք առաջարկում ենք MoW-ը որպես հետաքրքիր նյութ շափյուղայի աճի տեխնոլոգիաներում և որպես մաքուր մոլիբդենի և վոլֆրամի հնարավոր այլընտրանք:
Բարձր ջերմաստիճանի մեխանիկական և ջերմաֆիզիկական հատկություններ
Շափյուղա բյուրեղների աճի KY և EFG մեթոդները հեշտությամբ ծառայում են շափյուղայի համաշխարհային քանակի ավելի քան 85%-ին:Երկու մեթոդների դեպքում էլ հեղուկ կավահողն տեղադրվում է սեղմված սինտրացված կարասների մեջ, որոնք սովորաբար պատրաստված են վոլֆրամից՝ KY գործընթացի համար և պատրաստված մոլիբդենից՝ EFG գործընթացի համար:Կարասները այս աճող գործընթացների համար համակարգի կարևոր մասերն են:Նպատակ ունենալով նվազեցնել վոլֆրամի կարասների ծախսերը KY գործընթացում, ինչպես նաև ավելացնել մոլիբդենի կարասների կյանքը EFG գործընթացում, մենք արտադրեցինք և փորձարկեցինք լրացուցիչ երկու MoW համաձուլվածքներ, այսինքն՝ MoW30, որը պարունակում է 70 wt.% Mo և 30 wt: % W և MoW50, որոնք պարունակում են 50 wt.% Mo և W յուրաքանչյուրը:
Նյութերի բնութագրման բոլոր ուսումնասիրությունների համար մենք արտադրել ենք Mo, MoW30, MoW50 և W սեղմված սինթերով ձուլակտորներ: Աղյուսակ I-ում ներկայացված են սկզբնական նյութական վիճակներին համապատասխանող խտությունները և հատիկների միջին չափերը:

Աղյուսակ I. Մեխանիկական և ջերմաֆիզիկական հատկությունների չափումների համար օգտագործվող սեղմված-սինթրած նյութերի ամփոփում:Աղյուսակում ներկայացված են նյութերի սկզբնական վիճակների խտությունը և միջին հատիկի չափը

Քանի որ կարասները երկար ժամանակ ենթարկվում են բարձր ջերմաստիճանի, մենք կատարել ենք առաձգական մանրակրկիտ փորձարկումներ, հատկապես 1000 °C-ից մինչև 2100 °C բարձր ջերմաստիճանների միջակայքում:Նկար 1-ն ամփոփում է այս արդյունքները Mo, MoW30 և MoW50-ի համար, որտեղ ցույց են տրված 0.2% զիջման ուժը (Rp0.2) և երկարացումը մինչև կոտրվածք (A):Համեմատության համար սեղմված սինթեր W-ի տվյալների կետը նշվում է 2100 °C-ում:
Մոլիբդենի իդեալական պինդ լուծված վոլֆրամի դեպքում ակնկալվում է, որ Rp0.2-ը կավելանա մաքուր Mo նյութի համեմատ:Մինչև 1800 °C ջերմաստիճանի դեպքում երկու MoW համաձուլվածքները ցույց են տալիս առնվազն 2 անգամ ավելի բարձր Rp0.2, քան Mo-ի համար, տես Նկար 1(ա):Ավելի բարձր ջերմաստիճանների դեպքում միայն MoW50-ը ցույց է տալիս զգալիորեն բարելավված Rp0.2:Սեղմված-սոսնձված W-ն ցույց է տալիս ամենաբարձր Rp0.2-ը 2100 °C-ում:Ձգման փորձարկումները ցույց են տալիս նաև A-ն, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1(բ)-ում:Երկու MoW համաձուլվածքները ցույց են տալիս շատ նման երկարացում կոտրվածքի արժեքներին, որոնք սովորաբար կազմում են Mo-ի արժեքների կեսը: Վոլֆրամի համեմատաբար բարձր A-ն 2100 °C-ում պետք է պայմանավորված լինի նրա ավելի նուրբ կառուցվածքով, քան Mo-ն:
Սեղմված մոլիբդենի վոլֆրամի համաձուլվածքների ճկունից փխրուն անցումային ջերմաստիճանը (DBTT) որոշելու համար, ինչպես նաև ճկման անկյան չափումներ են իրականացվել տարբեր փորձարկման ջերմաստիճաններում:Արդյունքները ներկայացված են Նկար 2-ում: DBTT-ն աճում է վոլֆրամի պարունակության աճով:Մինչ Mo-ի DBTT-ը համեմատաբար ցածր է մոտ 250 °C-ում, MoW30 և MoW50 համաձուլվածքները ցույց են տալիս DBTT համապատասխանաբար մոտավորապես 450 °C և 550 °C:

Լրացուցիչ մեխանիկական բնութագրմանը մենք ուսումնասիրեցինք նաև ջերմաֆիզիկական հատկությունները:Ջերմային ընդարձակման գործակիցը (CTE) չափվել է հրման գավազանով դիլատոմետրով [3] մինչև 1600 °C ջերմաստիճանի միջակայքում՝ օգտագործելով Ø5 մմ և 25 մմ երկարություն ունեցող նմուշ:CTE-ի չափումները պատկերված են Նկար 3-ում: Բոլոր նյութերը ցույց են տալիս CTE-ի շատ նման կախվածությունը ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:MoW30 և MoW50 համաձուլվածքների CTE արժեքները գտնվում են Mo և W արժեքների միջև: Քանի որ սեղմված սինթրեված նյութերի մնացորդային ծակոտկենությունը անջատված է և ունի փոքր անհատական ​​ծակոտիներ, ստացված CTE-ը նման է բարձր խտության նյութերին, ինչպիսիք են թիթեղները և ձողեր [4]:
Սեղմված-սինտրացված նյութերի ջերմահաղորդականությունը ստացվել է Ø12,7 մմ և 3,5 մմ հաստությամբ նմուշի ջերմային դիֆուզիոն և տեսակարար ջերմությունը չափելով լազերային բռնկման մեթոդով [5, 6]:Իզոտրոպ նյութերի համար, ինչպես, օրինակ, սեղմված-սինթրած նյութերը, հատուկ ջերմությունը կարող է չափվել նույն մեթոդով:Չափումները կատարվել են 25 °C-ից 1000 °C ջերմաստիճանի միջակայքում:Ջերմային հաղորդունակությունը հաշվարկելու համար մենք ի լրումն օգտագործեցինք նյութերի խտությունները, ինչպես ցույց է տրված Աղյուսակ I-ում և ենթադրում ենք ջերմաստիճանից անկախ խտություններ:Նկար 4-ը ցույց է տալիս ստացված ջերմային հաղորդունակությունը սեղմված սինթերով Mo, MoW30, MoW50 և W-ի համար: Ջերմային հաղորդունակությունը

MoW համաձուլվածքները 100 Վտ/մԿ-ից ցածր են բոլոր հետազոտված ջերմաստիճանների համար և շատ ավելի փոքր՝ համեմատած մաքուր մոլիբդենի և վոլֆրամի:Բացի այդ, Mo և W-ի հաղորդունակությունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, մինչդեռ MoW համաձուլվածքի հաղորդունակությունը ցույց է տալիս ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ աճող արժեքներ:
Այս տարբերության պատճառը չի հետաքննվել այս աշխատանքում և կլինի հետագա հետաքննության մաս:Հայտնի է, որ մետաղների համար ցածր ջերմաստիճաններում ջերմահաղորդականության գերակշռող մասը ֆոնոնի ներդրումն է, մինչդեռ բարձր ջերմաստիճաններում էլեկտրոնային գազը գերակշռում է ջերմային հաղորդունակության վրա [7]։Ֆոնոնների վրա ազդում են նյութական թերություններն ու թերությունները։Այնուամենայնիվ, ցածր ջերմաստիճանի միջակայքում ջերմային հաղորդունակության աճը նկատվում է ոչ միայն MoW համաձուլվածքների, այլ նաև այլ պինդ լուծույթով նյութերի համար, ինչպիսիք են օրինակ վոլֆրամ-ռենիումը [8], որտեղ էլեկտրոնի ներդրումը կարևոր դեր է խաղում:
Մեխանիկական և ջերմաֆիզիկական հատկությունների համեմատությունը ցույց է տալիս, որ MoW-ը հետաքրքիր նյութ է շափյուղայի կիրառման համար:2000 °C բարձր ջերմաստիճանների դեպքում ելքի ուժն ավելի բարձր է, քան մոլիբդենի դեպքում, և կարասների ավելի երկար ժամկետները պետք է հնարավոր լինի:Այնուամենայնիվ, նյութը դառնում է ավելի փխրուն, և մշակումը և բեռնաթափումը պետք է ճշգրտվեն:Սեղմված սինթերով մոլորակի ջերմահաղորդականության զգալի նվազումը, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում, ցույց է տալիս, որ աճող վառարանի տաքացման և հովացման հարմարեցված պարամետրերը կարող են անհրաժեշտ լինել:Հատկապես տաքացման փուլում, որտեղ ալյումինը պետք է հալվի խառնարանում, ջերմությունը տեղափոխվում է միայն խառնարանով դեպի իր հումքը լցնող նյութ:Պետք է հաշվի առնել MoW-ի կրճատված ջերմային հաղորդունակությունը՝ խառնարանում բարձր ջերմային սթրեսից խուսափելու համար:MoW համաձուլվածքների CTE արժեքների շրջանակը հետաքրքիր է HEM բյուրեղների աճեցման մեթոդի համատեքստում:Ինչպես քննարկվել է [9] հղումում, Mo-ի CTE-ն առաջացնում է շափյուղայի սեղմումը սառեցման փուլում:Հետևաբար, MoW համաձուլվածքի կրճատված CTE-ը կարող է բանալին լինել HEM գործընթացի համար կրկին օգտագործելի պտտվող կարասների իրականացման համար:
Սեղմված-ցրված հրակայուն մետաղների մակերևույթի բարելավում
Ինչպես քննարկվել է ներածության մեջ, սեղմված սինտրացված կարասները հաճախ օգտագործվում են շափյուղայի բյուրեղների աճեցման գործընթացներում՝ տաքացնելու և 2050 °C-ից մի փոքր բարձր ջերմաստիճանում ալյումինի հալվելը պահելու համար:Շափյուղայի բյուրեղի վերջնական որակի կարևոր պահանջներից մեկն այն է, որ կեղտերը և գազի պղպջակները հալոցքում հնարավորինս ցածր լինեն:Սեղմված-սինտրացված մասերը իսկապես ունեն մնացորդային ծակոտկենություն և ցուցադրում են մանրահատիկ կառուցվածք:Փակ ծակոտկենությամբ այս մանրահատիկ կառուցվածքը փխրուն է մետաղի ուժեղացված կոռոզիայից, հատկապես օքսիդային հալվածքներից:Շափյուղայի բյուրեղների մեկ այլ խնդիր են հալված գազի փոքր փուչիկները:Գազի փուչիկների առաջացումը ուժեղանում է հրակայուն մասի մակերեսային կոշտության ավելացմամբ, որը շփվում է հալվածքի հետ:

Սեղմված սինթերով նյութերի այս խնդիրները հաղթահարելու համար մենք օգտագործում ենք մակերեսի մեխանիկական մշակում:Մենք փորձարկեցինք մեթոդը սեղմող գործիքով, որտեղ կերամիկական սարքը մշակում է մակերեսը սեղմված-սինտրացված մասի որոշակի ճնշման տակ [10]:Մակերեւույթի վրա սեղմելու արդյունավետ լարվածությունը հակադարձորեն կախված է կերամիկական գործիքի շփման մակերեսից այս մակերեսի մշակման ժամանակ:Այս մշակման դեպքում բարձր սեղմման լարվածությունը կարող է տեղայնորեն կիրառվել սեղմված-սինթրած նյութերի մակերեսին, և նյութի մակերեսը պլաստիկ դեֆորմացվում է:Նկար 5-ը ցույց է տալիս սեղմված մոլիբդենի նմուշի օրինակ, որը մշակվել է այս տեխնիկայով:
Նկար 6-ը որակապես ցույց է տալիս արդյունավետ սեղմման լարվածության կախվածությունը գործիքի ճնշումից:Տվյալները ստացվել են սեղմված մոլիբդենի մեջ գործիքի ստատիկ դրոշմների չափումներից:Գիծը ներկայացնում է տվյալների համապատասխանությունը մեր մոդելի համաձայն:

Նկար 7-ը ցույց է տալիս վերլուծության արդյունքները, որոնք ամփոփված են մակերևույթի կոշտության և մակերևույթի կարծրության չափումների համար՝ որպես սկավառակի ձևով պատրաստված տարբեր սեղմված սինթերով նյութերի գործիքի ճնշման ֆունկցիա:Ինչպես ցույց է տրված Նկար 7(ա)-ում, մշակումը հանգեցնում է մակերեսի կարծրացման:Երկու փորձարկված նյութերի՝ Mo և MoW30 կարծրությունն ավելացել է մոտ 150%-ով:Գործիքների բարձր ճնշման դեպքում կարծրությունն ավելի չի աճում:Նկար 7(բ)-ը ցույց է տալիս, որ հնարավոր են բարձր հարթ մակերեսներ Ra-ով մինչև 0,1 մկմ Mo-ի համար:Գործիքների ճնշումների ավելացման համար Mo-ի կոշտությունը կրկին մեծանում է:Քանի որ MoW30-ը (և W) ավելի կարծր նյութեր են, քան Mo-ն, MoW30-ի և W-ի ձեռք բերված Ra արժեքները սովորաբար 2-3 անգամ ավելի բարձր են, քան Mo-ը: Ի հակադրություն Mo-ի, W-ի մակերեսի կոշտությունը նվազում է՝ գործիքի ներսում ավելի բարձր ճնշում գործադրելով: փորձարկված պարամետրերի տիրույթ:
Պայմանավորված մակերեսների մեր սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) ուսումնասիրությունները հաստատում են մակերեսի կոշտության տվյալները, տես Նկար 7(բ):Ինչպես պատկերված է Նկար 8(ա)-ում, գործիքների հատկապես բարձր ճնշումները կարող են հանգեցնել հատիկի մակերեսի վնասման և միկրոճաքերի:Շատ բարձր մակերևութային լարվածության պայմաններում օդափոխումը կարող է առաջացնել նույնիսկ հատիկի հեռացում մակերեսից, տես Նկար 8(բ):Նմանատիպ էֆեկտներ կարող են դիտվել նաև MoW-ի և W-ի համար՝ մշակման որոշակի պարամետրերով:
Մակերեւույթի բարելավման տեխնիկայի ազդեցությունը մակերևույթի հատիկի կառուցվածքի և դրա ջերմաստիճանային վարքագծի վերաբերյալ ուսումնասիրելու համար մենք պատրաստեցինք եռացման նմուշներ Mo, MoW30 և W երեք փորձարկման սկավառակներից:

Նմուշները մշակվել են 2 ժամ տարբեր փորձարկման ջերմաստիճաններում 800 °C-ից մինչև 2000 °C միջակայքում, և միկրոհատվածները պատրաստվել են լուսային մանրադիտակի վերլուծության համար:
Գծապատկեր 9-ը ցույց է տալիս սեղմված մոլիբդենի մանրահատվածի օրինակները:Մշակված մակերեսի նախնական վիճակը ներկայացված է Նկար 9(ա)-ում:Մակերեւույթը ցույց է տալիս գրեթե խիտ շերտ մոտ 200 մկմ միջակայքում:Այս շերտից ներքև երևում է տիպիկ նյութական կառուցվածք՝ սինթրման ծակոտիներով, մնացորդային ծակոտկենությունը մոտ 5% է։Մակերեւութային շերտում չափված մնացորդային ծակոտկենությունը 1%-ից շատ ցածր է:Նկար 9(բ)-ը ցույց է տալիս հացահատիկի կառուցվածքը 1700 °C-ում 2 ժամ եփելուց հետո:Խիտ մակերևութային շերտի հաստությունը մեծացել է, և հատիկները զգալիորեն ավելի մեծ են, քան հատիկներն իրենց ծավալով, որոնք չեն փոփոխվել մակերևույթի կարգավորմամբ:Այս խոշոր հատիկավոր, բարձր խիտ շերտը արդյունավետ կլինի նյութի սողացող դիմադրությունը բարելավելու համար:
Մենք ուսումնասիրել ենք մակերևութային շերտի ջերմաստիճանից կախվածությունը հաստությունից և հատիկի չափից՝ գործիքի տարբեր ճնշումների համար:Նկար 10-ում ներկայացված են մակերևութային շերտի հաստության ներկայացուցչական օրինակներ Mo և MoW30-ի համար:Ինչպես ցույց է տրված Նկար 10(ա)-ում, մակերևութային շերտի սկզբնական հաստությունը կախված է մշակման գործիքի կազմաձևից:800 °C-ից բարձր եռացման ջերմաստիճանում Mo-ի մակերեսային շերտի հաստությունը սկսում է աճել:2000 °C-ում շերտի հաստությունը հասնում է 0,3-ից 0,7 մմ արժեքների:MoW30-ի համար մակերևութային շերտի հաստության աճը կարող է դիտվել միայն 1500 °C-ից բարձր ջերմաստիճանի դեպքում, ինչպես ցույց է տրված Նկար 10(բ):Այնուամենայնիվ, 2000 °C-ում MoW30-ի շերտի հաստությունը շատ նման է Mo-ին:

Մակերեւութային շերտի հաստության վերլուծության նման, Նկար 11-ը ցույց է տալիս միջին հացահատիկի չափի տվյալները Mo և MoW30-ի համար, որոնք չափվում են մակերևութային շերտում՝ որպես եռացման ջերմաստիճանի ֆունկցիա:Ինչպես կարելի է եզրակացնել թվերից, հատիկի չափը – չափման անորոշության սահմաններում – անկախ է կիրառվող պարամետրի կարգավորումից:Հացահատիկի չափի աճը ցույց է տալիս մակերեսային շերտի աննորմալ հատիկի աճը, որը առաջացել է մակերեսի դեֆորմացիայի հետևանքով:Մոլիբդենի հատիկներն աճում են 1100 °C-ից բարձր փորձարկման ջերմաստիճանում, և հատիկի չափը 2000 °C-ում գրեթե 3 անգամ ավելի մեծ է` համեմատած նախնական հատիկի չափի հետ:Մակերեւութային պայմանավորված շերտի MoW30 հատիկները սկսում են աճել 1500 °C ջերմաստիճանից բարձր:2000 °C փորձնական ջերմաստիճանի դեպքում հատիկի միջին չափը մոտ 2 անգամ գերազանցում է սկզբնական հատիկի չափը:
Ամփոփելով, մակերևույթի բարելավման տեխնիկայի վերաբերյալ մեր հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ այն լավ կիրառելի է սեղմված մոլիբդենի վոլֆրամի համաձուլվածքների համար:Օգտագործելով այս մեթոդը, կարելի է ձեռք բերել բարձր կարծրություն ունեցող, ինչպես նաև հարթ մակերեսներ, որոնց Ra-ն 0,5 մկմ-ից ցածր է:Վերջին հատկությունը հատկապես ձեռնտու է գազի պղպջակների նվազեցման համար:Մակերեւութային շերտում մնացորդային ծակոտկենությունը մոտ է զրոյի:Հալման և միկրոհատումների ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ կարելի է ստանալ բարձր խիտ մակերեսային շերտ՝ տիպիկ 500 մկմ հաստությամբ:Այսպիսով, հաստոցների պարամետրը կարող է վերահսկել շերտի հաստությունը:Պայմանավորված նյութը բարձր ջերմաստիճանի ենթարկելիս, ինչպես սովորաբար օգտագործվում է շափյուղայի աճեցման մեթոդներում, մակերևութային շերտը դառնում է կոպիտ հատիկավոր՝ 2–3 անգամ ավելի մեծ հատիկի չափով, քան առանց մակերեսային հաստոցների:Մակերեւութային շերտում հատիկի չափը անկախ է մեքենայական պարամետրերից:Մակերեւույթի վրա հացահատիկի սահմանների քանակը արդյունավետորեն կրճատվում է:Սա հանգեցնում է ավելի բարձր դիմադրության՝ հացահատիկի սահմանների երկայնքով տարրերի տարածման դեմ, և հալման հարձակումը ավելի ցածր է:Բացի այդ, բարելավվել է սեղմված մոլիբդենի վոլֆրամի համաձուլվածքների բարձր ջերմաստիճանի սողացող դիմադրությունը:

Հեղուկ կավահողի թրջման ուսումնասիրություններ հրակայուն մետաղների վրա
Հեղուկ կավահողի թրջումը մոլիբդենի կամ վոլֆրամի վրա հիմնարար հետաքրքրություն է ներկայացնում շափյուղայի արդյունաբերության մեջ:Հատկապես EFG գործընթացի համար կավահողով թրջելու պահվածքը մազանոթներում որոշում է շափյուղայի ձողերի կամ ժապավենների աճի տեմպերը:Ընտրված նյութի ազդեցությունը, մակերևույթի կոշտությունը կամ գործընթացի մթնոլորտը հասկանալու համար մենք կատարեցինք թրջման անկյունի մանրամասն չափումներ [11]:
Թրջման չափումների համար 1 x 5 x 40 մմ³ չափսերով փորձնական ենթաշերտեր արտադրվել են Mo, MoW25 և W թերթային նյութերից:Բարձր էլեկտրական հոսանք ուղարկելով մետաղական թիթեղային հիմքի միջով կավահողի հալման ջերմաստիճանը 2050 °C կարելի է հասնել կես րոպեի ընթացքում:Անկյունի չափումների համար փոքր ալյումինի մասնիկներ տեղադրվեցին թերթի նմուշների վերևում և այնուհետև

հալվել է կաթիլների մեջ:Ավտոմատացված պատկերային համակարգը գրանցել է հալման կաթիլը, ինչպես ցույց է տրված, օրինակ, Նկար 12-ում: Հալման կաթիլների յուրաքանչյուր փորձ թույլ է տալիս չափել թրջման անկյունը՝ վերլուծելով կաթիլների ուրվագիծը, տես Նկար 12(ա), և ենթաշերտի բազային գիծը սովորաբար անջատելուց անմիջապես հետո: ջեռուցման հոսանքը, տես Նկար 12(բ):
Մենք իրականացրել ենք թրջման անկյունի չափումներ երկու տարբեր մթնոլորտային պայմանների համար՝ վակուում 10-5 մբար և արգոն 900 մբար ճնշման դեպքում:Բացի այդ, փորձարկվել են մակերևույթների երկու տեսակ, այսինքն՝ կոպիտ մակերեսներ Ra ~ 1 մկմ և հարթ մակերեսներ Ra ~ 0,1 մկմ:
Աղյուսակ II-ն ամփոփում է Mo, MoW25 և W հարթ մակերևույթների խոնավության անկյունների բոլոր չափումների արդյունքները:Ընդհանուր առմամբ, Mo-ի թրջման անկյունը մյուս նյութերի համեմատ ամենափոքրն է։Սա ենթադրում է, որ ալյումինի հալոցը լավագույնս թրջում է Mo-ն, ինչը օգտակար է EFG աճեցման տեխնիկայում:Արգոնի համար ձեռք բերված թրջման անկյունները զգալիորեն ցածր են, քան վակուումի անկյունները:Կոշտ ենթաշերտի մակերևույթների համար մենք համակարգված կերպով հայտնաբերում ենք խոնավացման փոքր անկյուններ:Այս արժեքները սովորաբար մոտ 2°-ով ցածր են Աղյուսակ II-ում տրված անկյուններից:Այնուամենայնիվ, չափումների անորոշության պատճառով հարթ և կոպիտ մակերևույթների միջև անկյան զգալի տարբերություն չի կարող արձանագրվել:

Մենք չափել ենք թրջման անկյունները նաև մթնոլորտային այլ ճնշումների համար, այսինքն՝ 10-5 մբար և 900 մբար արժեքներ:Նախնական վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ 10-5 մբ-ից մինչև 1 մբ ճնշումների դեպքում թրջող հրեշտակը չի փոխվում:Միայն 1 մբար-ից բարձր թրջման անկյունը դառնում է ավելի ցածր, քան դիտվում է 900 մբար արգոնում (Աղյուսակ II):Մթնոլորտային վիճակից բացի, ալյումինի հալված թրջման վարքագծի մեկ այլ կարևոր գործոն է թթվածնի մասնակի ճնշումը:Մեր փորձարկումները ցույց են տալիս, որ քիմիական փոխազդեցությունները հալվածի և մետաղական ենթաշերտերի միջև տեղի են ունենում չափման ամբողջական տևողության ընթացքում (սովորաբար 1 րոպե):Մենք կասկածում ենք, որ Al2O3 մոլեկուլների լուծարման գործընթացները թթվածնի այլ բաղադրիչների մեջ են, որոնք փոխազդում են հալված կաթիլների մոտ գտնվող ենթաշերտի նյութի հետ:Լրացուցիչ ուսումնասիրությունները ներկայումս շարունակվում են՝ ավելի մանրամասն ուսումնասիրելու ինչպես թրջման անկյան ճնշումից կախվածությունը, այնպես էլ հալոցի քիմիական փոխազդեցությունը հրակայուն մետաղների հետ: