JPH05148098A - Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法 - Google Patents
Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法Info
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- JPH05148098A JPH05148098A JP3342511A JP34251191A JPH05148098A JP H05148098 A JPH05148098 A JP H05148098A JP 3342511 A JP3342511 A JP 3342511A JP 34251191 A JP34251191 A JP 34251191A JP H05148098 A JPH05148098 A JP H05148098A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、種結晶と同じ面方位をもった単結晶
が得られ、かつ単結晶成長時にＡｒガスによる気泡の発
生を防止するに適したＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の
育成法を提供することにある。 【構成】Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の多結晶棒１及びＦｅ
−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単結晶からなる種結晶２をルツボ
３（３ａ）内に収納し、加熱手段でルツボ３を介して多
結晶棒１を溶解（Ａ）してＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単
結晶を成長させるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成
法において、種結晶２を角柱形状に形成する。
が得られ、かつ単結晶成長時にＡｒガスによる気泡の発
生を防止するに適したＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の
育成法を提供することにある。 【構成】Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の多結晶棒１及びＦｅ
−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単結晶からなる種結晶２をルツボ
３（３ａ）内に収納し、加熱手段でルツボ３を介して多
結晶棒１を溶解（Ａ）してＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単
結晶を成長させるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成
法において、種結晶２を角柱形状に形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金
単結晶の育成法に係り、とくに種結晶と同じ面方位をも
った単結晶が得られ、単結晶成長時に気泡の発生を防止
するに適したＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法に
関する。
単結晶の育成法に係り、とくに種結晶と同じ面方位をも
った単結晶が得られ、単結晶成長時に気泡の発生を防止
するに適したＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法
の一例を図５に従って説明する。同図において、１はＦ
ｅ、Ｓｉ、Ａｌの原料を非酸化性の雰囲気中で加熱溶融
して作製されたＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の多結晶の丸棒
試料である。２はＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の種結
晶で、この種結晶２はアルミナ製のタンマン管と呼ばれ
る筒状のルツボ３の細径部３ａに収納される。丸棒試料
１はルツボ３の大径部３ｂに収納される。ここで種結晶
２は（１１１）、（１１０）、（１００）あるいは（２
１１）等の適当な面方位が選ばれる。
の一例を図５に従って説明する。同図において、１はＦ
ｅ、Ｓｉ、Ａｌの原料を非酸化性の雰囲気中で加熱溶融
して作製されたＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の多結晶の丸棒
試料である。２はＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の種結
晶で、この種結晶２はアルミナ製のタンマン管と呼ばれ
る筒状のルツボ３の細径部３ａに収納される。丸棒試料
１はルツボ３の大径部３ｂに収納される。ここで種結晶
２は（１１１）、（１１０）、（１００）あるいは（２
１１）等の適当な面方位が選ばれる。
【０００３】丸棒試料１を収納したカーボンヒータ５は
単結晶育成装置である高圧高周波誘導加熱装置５０にセ
ットされる。高圧高周波誘導加熱装置５０は炉６内にカ
ーボンヒータ５を固定する上部チャック７、下部チャッ
ク８及びカーボンヒータ５の周囲に配される高周波加熱
コイル９を有する。
単結晶育成装置である高圧高周波誘導加熱装置５０にセ
ットされる。高圧高周波誘導加熱装置５０は炉６内にカ
ーボンヒータ５を固定する上部チャック７、下部チャッ
ク８及びカーボンヒータ５の周囲に配される高周波加熱
コイル９を有する。
【０００４】上記装置５０は、更に外部にカーーボンヒ
ータ５及びルツボ３を回転する上部試料回転上下駆動部
１０、下部試料回転上下駆動部１１、炉６内にＡｒ（ア
ルゴン）ガスを供給するＡｒガスボンベ１２、炉６内を
真空にするロータリーポンプ１３、炉内の圧力を測る圧
力計１４、高周波加熱コイル９の電源１５及び炉６の外
周に配され、炉６の外部を水流によって冷却する銅パイ
プ１６を備えている。なお、説明上、カーボンヒータ
２、ルツボ３、試料１及び高周波加熱コイル９の図は炉
６に比して拡大してある。
ータ５及びルツボ３を回転する上部試料回転上下駆動部
１０、下部試料回転上下駆動部１１、炉６内にＡｒ（ア
ルゴン）ガスを供給するＡｒガスボンベ１２、炉６内を
真空にするロータリーポンプ１３、炉内の圧力を測る圧
力計１４、高周波加熱コイル９の電源１５及び炉６の外
周に配され、炉６の外部を水流によって冷却する銅パイ
プ１６を備えている。なお、説明上、カーボンヒータ
２、ルツボ３、試料１及び高周波加熱コイル９の図は炉
６に比して拡大してある。
【０００５】上記装置５０に丸棒試料１及びルツボ３を
収納したカーボンヒータ２をセットした後、炉６の内部
はロータリポンプ１３により適度の真空雰囲気にし、そ
の後Ａｒガスボンベ１２により炉６内部にＡｒガスを供
給し、炉内を例えば１気圧、５気圧、１０気圧に加圧す
る。加圧により溶融したＦｅ、Ｓｉ、Ａｌの蒸発が一層
防止される。
収納したカーボンヒータ２をセットした後、炉６の内部
はロータリポンプ１３により適度の真空雰囲気にし、そ
の後Ａｒガスボンベ１２により炉６内部にＡｒガスを供
給し、炉内を例えば１気圧、５気圧、１０気圧に加圧す
る。加圧により溶融したＦｅ、Ｓｉ、Ａｌの蒸発が一層
防止される。
【０００６】高周波加熱コイル９に高周波電流を流し、
高周波加熱コイル９付近のカーボンヒータ５の温度を上
昇させ、その熱がルツボ３を伝わって丸棒試料１の一部
を溶融し溶融部Ａを形成する。すなわち、ルツボ３は高
周波加熱コイルによりカーボンヒータ５を介して間接的
に加熱され、この間接加熱によりルツボ３が割れるのを
防止している。
高周波加熱コイル９付近のカーボンヒータ５の温度を上
昇させ、その熱がルツボ３を伝わって丸棒試料１の一部
を溶融し溶融部Ａを形成する。すなわち、ルツボ３は高
周波加熱コイルによりカーボンヒータ５を介して間接的
に加熱され、この間接加熱によりルツボ３が割れるのを
防止している。
【０００７】溶融部Ａは初め、丸棒試料１と種結晶２と
の接合付近に形成される。このとき、上部試料回転上下
駆動部１０を駆動させてカーボンヒータ２を回転させ、
同時にルツボ３、丸棒試料１が回転し、温度分布を均一
にする。
の接合付近に形成される。このとき、上部試料回転上下
駆動部１０を駆動させてカーボンヒータ２を回転させ、
同時にルツボ３、丸棒試料１が回転し、温度分布を均一
にする。
【０００８】図の状態で上部試料回転上下駆動部１０を
駆動させてカーボンヒータ５及びルツボ３を回転させな
がら矢印Ｂの如く下方に徐々に移動させ、溶融部Ａを冷
却させ上述した種結晶２と同じ面方位をもった単結晶を
形成する。ここで、高周波加熱コイル９と対応する丸棒
試料１の一部は新たな溶融部を形成するが、カーボンヒ
ータ２及びルツボ３が更にＢ方向に移動するとその溶融
部が冷却されて単結晶が形成される。丸棒試料１の溶融
部Ａを一部とすることにより、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌの蒸発
を防止している。
駆動させてカーボンヒータ５及びルツボ３を回転させな
がら矢印Ｂの如く下方に徐々に移動させ、溶融部Ａを冷
却させ上述した種結晶２と同じ面方位をもった単結晶を
形成する。ここで、高周波加熱コイル９と対応する丸棒
試料１の一部は新たな溶融部を形成するが、カーボンヒ
ータ２及びルツボ３が更にＢ方向に移動するとその溶融
部が冷却されて単結晶が形成される。丸棒試料１の溶融
部Ａを一部とすることにより、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌの蒸発
を防止している。
【０００９】こうして、高周波加熱コイル９が丸棒試料
１の上部に対応するまで上記駆動部１０によりカーボン
ヒータ５及びルツボ３を移動させ、その後炉６内のＡｒ
ガスを抜き、ロータリーポンプ１３で一度真空にしたあ
と常圧にし、炉６から単結晶化された丸棒を取り出し、
単結晶の育成が終了する。
１の上部に対応するまで上記駆動部１０によりカーボン
ヒータ５及びルツボ３を移動させ、その後炉６内のＡｒ
ガスを抜き、ロータリーポンプ１３で一度真空にしたあ
と常圧にし、炉６から単結晶化された丸棒を取り出し、
単結晶の育成が終了する。
【００１０】なお、高周波加熱コイル９を固定して丸棒
試料１及びルツボ３を上、下部チャック７、８と共に移
動させたが、高周波加熱コイル９を移動させてもよい。
試料１及びルツボ３を上、下部チャック７、８と共に移
動させたが、高周波加熱コイル９を移動させてもよい。
【００１１】図３、図４は従来例を示し、上述のＦｅ−
Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法に用いられた、それぞ
れ要部を示す拡大断面図、および図３のＡ−Ａ’線断面
図である。なお、図５と対応する部分は同一符号を付
し、その説明を省略する。
Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法に用いられた、それぞ
れ要部を示す拡大断面図、および図３のＡ−Ａ’線断面
図である。なお、図５と対応する部分は同一符号を付
し、その説明を省略する。
【００１２】種結晶２は図３、図４に示す如く、円柱状
の形状をしており、断面円形の細径部３ａに収納されて
いる。
の形状をしており、断面円形の細径部３ａに収納されて
いる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、種結晶２が円
柱状のため、図３の如く種結晶が傾き（角度θ）、図４
の如く大きなクリアランスＢが発生し、図３の矢印Ｃに
示す方向の単結晶が成長するが、この単結晶は種結晶２
の上面の方位と異なる異方位の単結晶が成長してしま
う。
柱状のため、図３の如く種結晶が傾き（角度θ）、図４
の如く大きなクリアランスＢが発生し、図３の矢印Ｃに
示す方向の単結晶が成長するが、この単結晶は種結晶２
の上面の方位と異なる異方位の単結晶が成長してしま
う。
【００１４】一方、ルツボ３の細径部３ａとのクリアラ
ンスを無くする、すなわち細径部３ａの内壁の径と種結
晶２の外径の寸法をほぼ同一にすると、上述の種結晶２
の傾斜がなくなるが、供給されるＡｒガスが細径部３の
ガス抜き穴３ｃを通って排出される経路が閉ざされ、ル
ツボ３のテーパ部３ｄに残留して、成長した単結晶内に
気泡が発生してしまう等の問題がある。
ンスを無くする、すなわち細径部３ａの内壁の径と種結
晶２の外径の寸法をほぼ同一にすると、上述の種結晶２
の傾斜がなくなるが、供給されるＡｒガスが細径部３の
ガス抜き穴３ｃを通って排出される経路が閉ざされ、ル
ツボ３のテーパ部３ｄに残留して、成長した単結晶内に
気泡が発生してしまう等の問題がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｆｅ−Ｓｉ−
Ａｌ系合金の多結晶棒及びＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単
結晶からなる種結晶をルツボ内に収納し、加熱手段で該
ルツボを介して該多結晶棒を溶解してＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ
系合金の単結晶を成長させるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単
結晶の育成法において、該種結晶を角柱形状に形成した
ものである。
Ａｌ系合金の多結晶棒及びＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単
結晶からなる種結晶をルツボ内に収納し、加熱手段で該
ルツボを介して該多結晶棒を溶解してＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ
系合金の単結晶を成長させるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単
結晶の育成法において、該種結晶を角柱形状に形成した
ものである。
【００１６】
【作用】このＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法
は、適度なクリアランスを設けることにより、異方位発
生を防ぎ、種結晶と同じ面方位をもったＦｅ−Ｓｉ−Ａ
ｌ系合金の単結晶を得ることができ、又単結晶成長時に
おける気泡の発生を防止する。
は、適度なクリアランスを設けることにより、異方位発
生を防ぎ、種結晶と同じ面方位をもったＦｅ−Ｓｉ−Ａ
ｌ系合金の単結晶を得ることができ、又単結晶成長時に
おける気泡の発生を防止する。
【００１７】
【実施例】次に、本発明に係るＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金
単結晶の育成法について説明する。図１、図２は本発明
に係るＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の実施例を示すそ
れぞれ、要部拡大断面図および図１のＥ−Ｅ’線断面図
である。なお、図５と対応する部分は同一符号を付し、
その説明を省略する。
単結晶の育成法について説明する。図１、図２は本発明
に係るＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の実施例を示すそ
れぞれ、要部拡大断面図および図１のＥ−Ｅ’線断面図
である。なお、図５と対応する部分は同一符号を付し、
その説明を省略する。
【００１８】種結晶２は、図１、図２に示す如く、四角
柱の形状をしており、断面円形の細径部３ａに収納され
ている。
柱の形状をしており、断面円形の細径部３ａに収納され
ている。
【００１９】種結晶２の細径部３ａの収納状態は、図２
に示す如く、稜線部２ａが細径部３ａの内壁に近接、あ
るいは接しており、側面部２ｂが細径部３ａの内壁との
間に適当なクリアランスＧを保っている。
に示す如く、稜線部２ａが細径部３ａの内壁に近接、あ
るいは接しており、側面部２ｂが細径部３ａの内壁との
間に適当なクリアランスＧを保っている。
【００２０】このように、稜線部２ａが細径部３ａの内
壁に近接あるいは接することにより、種結晶２が傾斜す
ることなく（θ＝０）収納されて、単結晶の成長方向が
図１の矢印Ｆに示す如くの方向に進み種結晶２の上面と
同じ面方位をもったＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶が得
られる。
壁に近接あるいは接することにより、種結晶２が傾斜す
ることなく（θ＝０）収納されて、単結晶の成長方向が
図１の矢印Ｆに示す如くの方向に進み種結晶２の上面と
同じ面方位をもったＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶が得
られる。
【００２１】一方、ルツボ３の細径部３ａとのクリアラ
ンスＧが保たれていることにより、供給されるＡｒガス
がルツボ３のテーパ部３ｄに残留することなく、細径部
３ａのガス抜き穴を通って排出され、成長した単結晶内
に気泡の発生を防止している。
ンスＧが保たれていることにより、供給されるＡｒガス
がルツボ３のテーパ部３ｄに残留することなく、細径部
３ａのガス抜き穴を通って排出され、成長した単結晶内
に気泡の発生を防止している。
【００２２】なお、上記説明中、種結晶２の形状を四角
柱形状ではなく、三角柱、六角柱、八角柱等の多角柱形
状にしてクリアランスの量を調整してもよい。
柱形状ではなく、三角柱、六角柱、八角柱等の多角柱形
状にしてクリアランスの量を調整してもよい。
【００２３】
【発明の効果】上述の如く、本発明に係るＦｅ−Ｓｉ−
Ａｌ系合金単結晶の育成法は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金
の多結晶棒及びＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単結晶からな
る種結晶をルツボ内に収納し、加熱手段で該ルツボを介
して該多結晶棒を溶解してＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単
結晶を成長させるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成
法において、該種結晶を角柱形状に形成したため、種結
晶をルツボ内に傾斜することなく収納できるので、種結
晶の上面と同じ面方位の単結晶が得られ、又種結晶とル
ツボ間に適度のクリアランスを保つことができるので、
単結晶成長時Ａｒガスの残留による気泡の発生を防止で
きる等の利点がある。
Ａｌ系合金単結晶の育成法は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金
の多結晶棒及びＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単結晶からな
る種結晶をルツボ内に収納し、加熱手段で該ルツボを介
して該多結晶棒を溶解してＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単
結晶を成長させるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成
法において、該種結晶を角柱形状に形成したため、種結
晶をルツボ内に傾斜することなく収納できるので、種結
晶の上面と同じ面方位の単結晶が得られ、又種結晶とル
ツボ間に適度のクリアランスを保つことができるので、
単結晶成長時Ａｒガスの残留による気泡の発生を防止で
きる等の利点がある。
【図１】Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法の要部
拡大断面図
拡大断面図
【図２】図１のＥ−Ｅ’線断面図
【図３】従来例を示し、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶
の育成法の要部拡大断面図
の育成法の要部拡大断面図
【図４】図３のＡ−Ａ’線断面図
【図５】Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法の一例
を示す図
を示す図
１ 多結晶棒 ２ 種結晶 ３ ルツボ
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の多結晶棒及び
Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単結晶からなる種結晶をルツ
ボ内に収納し、加熱手段で該ルツボを介して該多結晶棒
を溶解してＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金の単結晶を成長させ
るＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法において、該
種結晶を角柱形状に形成したことを特徴とするＦｅ−Ｓ
ｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3342511A JPH05148098A (ja) | 1991-11-30 | 1991-11-30 | Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3342511A JPH05148098A (ja) | 1991-11-30 | 1991-11-30 | Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148098A true JPH05148098A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18354310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3342511A Pending JPH05148098A (ja) | 1991-11-30 | 1991-11-30 | Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金単結晶の育成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05148098A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8596942B2 (en) | 2008-08-21 | 2013-12-03 | Hilti Aktiengesellschaft | Screw having a sealing washer assembly |
| JP2020158346A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 住友金属鉱山株式会社 | 鉄ガリウム合金の単結晶インゴットの育成方法およびその加工方法、鉄ガリウム合金の単結晶インゴット |
| CN113510235A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-10-19 | 西安交通大学 | 一种金属的定向凝固装置及凝固方法 |
-
1991
- 1991-11-30 JP JP3342511A patent/JPH05148098A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8596942B2 (en) | 2008-08-21 | 2013-12-03 | Hilti Aktiengesellschaft | Screw having a sealing washer assembly |
| JP2020158346A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 住友金属鉱山株式会社 | 鉄ガリウム合金の単結晶インゴットの育成方法およびその加工方法、鉄ガリウム合金の単結晶インゴット |
| CN113510235A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-10-19 | 西安交通大学 | 一种金属的定向凝固装置及凝固方法 |
| CN113510235B (zh) * | 2021-06-18 | 2022-08-09 | 西安交通大学 | 一种金属的定向凝固装置及凝固方法 |
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