【はじめに】金屬、セラミック、半導(dǎo)體材料のほとんどは多結(jié)晶でできています。対照的に、単結(jié)晶の性能はしばしば優(yōu)れていますが、コストの制約により、その適用範(fàn)囲は依然として非常に限定されており、大量生産を達(dá)成することはできません.従來の単結(jié)晶製造技術(shù)には、ブリッジマン法やチョクラルスキー法などの一方向凝固法があります。また、結(jié)晶成長異常を誘起して単結(jié)晶を合成することができる。多結(jié)晶材料の粒子成長は、通常、高エネルギー粒界の割合を減らすために、大きな粒子の「貪食」小さな粒子の方法です。粒子が通常の方法で成長する場合、粒子サイズの分布は比較的均一です。場合によっては、粒子の一部だけが粒子の周りを「飲み込み」、急速に成長します。この狀況は異常な粒子成長です。これまで、形狀記憶合金や耐熱合金などの単結(jié)晶材料、特に形狀記憶合金、銅-アルミニウム-マンガン合金などの用途は、優(yōu)れた冷間加工性を持っています。さらに、この合金の超塑性は、粒子サイズが大きくなるにつれて大幅に増加します。したがって、従來の熱処理を使用して銅 - アルミニウム - マンガン合金の単結(jié)晶 - 大規(guī)模な製造を達(dá)成できれば、形狀記憶合金の応用が大幅に改善されることは間違いありません. 最近、大森教授（特派員）の研究日本のノースイースタン大學(xué)のチームは、Nature Communications に「異常粒成長による超大型単結(jié)晶」というタイトルの論文を発表しました。この記事は、従來の熱処理プロセスにより、結(jié)晶粒の成長を誘発し、銅、アルミニウム、マンガン合金の単結(jié)晶、大量の製造を?qū)g現(xiàn)することを指摘しました。その中で、循環(huán)熱処理は粒成長異常の主な駆動力としてサブミクロン境界エネルギーを提供し、さらに循環(huán)低溫?zé)釀I理は亜粒界エネルギーを改善し、したがって粒界移動速度を増加させます。このような熱処理により、長さ７０ｃｍの単結(jié)晶棒を作製することができる。この研究の成果により、同様の構(gòu)造を持つ他の金屬やセラミック材料の単結(jié)晶化が可能になります。さらに、現(xiàn)在の単結(jié)晶材料は形狀記憶合金の主な用途の 1 つであるため、この大規(guī)模な単結(jié)晶製造方法は、既存の形狀記憶合金の用途を大幅に拡大します。図 1: 銅 – アルミニウム – マンガン単結(jié)晶バーと熱処理プロセス。循環(huán)熱処理工程（高溫サイクルと低溫サイクルを組み合わせたもの）ｂ．循環(huán)熱処理によって調(diào)製された銅-アルミニウム-マンガン単結(jié)晶ロッドc.高溫?zé)釀I理のみ加工。図 2: 異常粒成長によって調(diào)製された銅-アルミニウム-マンガン合金の微細(xì)構(gòu)造a.光學(xué)顕微鏡で急冷した後、900℃から500℃のサイクル終了までの銅 - アルミニウム - マンガン合金b。逆極投影c。各結(jié)晶粒の基準(zhǔn)方位ずれ 図3：結(jié)晶粒の異常成長現(xiàn)象。高溫サイクル熱処理 (900/500 ℃) プロセス、サブグレイン構(gòu)造の形成、500 ℃ で相の一部が沈殿物を形成します。熱処理後、サブグレイン境界內(nèi)の粒子の一部が異常成長によって駆動されますb。數(shù)回の低溫?zé)釀I理 (740/500 ℃) の後、サブグレイン間の方位差の増加により粒界移動速度が増加し、大きなグレインの可能性が提供されます図 4: 粒界移動距離とサブグレイン構(gòu)造。合金を800-500-800℃で加熱した後、800℃で一定時間（0分、5分、10分）インキュベートし、急冷して微細(xì)構(gòu)造bを形成します。 740-500-740 ℃ の溫度サイクルでそれぞれ 5 回、800 ℃ で特定の時間 (0 分、2 分、10 分) で合金を冷卻し、微細(xì)構(gòu)造の形成によって急冷します。異常粒の粒界移動距離ｄ．粒子基準(zhǔn)方向偏差。 1 回および 5 回の低溫サイクル後の配向からの偏差図 5: 単結(jié)晶棒の超塑性試験直徑 15.4 mm、682 mm の銅 - アルミニウム - マンガン単結(jié)晶棒の超塑性試験【要約】この論文では、銅 - アルミニウム - マンガン合金の調(diào)製合金熱処理工程の合理的設(shè)計により、単結(jié)晶の大型化を?qū)g現(xiàn)。最初に、5 つの 900-500 ℃ の高溫サイクルを通じて、合金に竹のような構(gòu)造が形成され、次に 4 つの低溫 740-500 ℃ サイクルを通じて、粒界移動の駆動力にアクセスして、異常な成長を達(dá)成します。竹の。このプロセスでは、長さ 700 mm、直徑 15 mm の単結(jié)晶棒が良好な超塑性を備えています。さらに、単結(jié)晶の大量生産を?qū)g現(xiàn)するための実験的なアイデアは、形狀記憶合金の用途を広げる可能性を提供します。銅-アルミニウム-マンガン合金に加えて、銅-亜鉛、鉄-クロム-コバルト-モリブデン、鉄-マンガン-アルミニウム-ニッケル合金も異常粒成長現(xiàn)象を示し、単結(jié)晶の量産化が期待されています。結(jié)晶。
出典：Meeyou Carbide