【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(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)する場(chǎng)合、粒子サイズの分布は比較的均一です。場(chǎng)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(zhǎng)します。この狀況は異常な粒子成長(zhǎng)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(lái)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(zhǎng)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(lái)の熱処理プロセスにより、結(jié)晶粒の成長(zhǎng)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(zhǎng)異常の主な駆動(dòng)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(dòng)速度を増加させます。このような熱処理により、長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)によって駆動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)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(dòng)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(jì)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(dòng)の駆動(dòng)力にアクセスして、異常な成長(zhǎng)を達(dá)成します。竹の。このプロセスでは、長(zhǎng)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(zhǎng)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