坩锅下降法生长金属单晶研究(2)
2 实验部分 14
2.1 实验方案设计 14
2.1.1 坩埚下降法生长金属单晶的研究。 14
2.1.2 对所得到的金属单晶进行结构、质量、性能等表征研究。 14
2.2 实验过程 14
2.2.1 晶体生长 14
2.3 实验仪器和设备 17
2.3.1 坩埚下降炉 17
2.3.2 X射线定向仪 18
2.3.3 LFA 447闪光导热仪 18
2.3.4 金相显微镜 19
3 实验结果与讨论 20
3.1 晶体生长 20
3.1.1 下降法生长 20
3.2 样品加工 22
3.2.1 铜单晶冷拉拔 22
3.2.2 电火花线切割 23
3.2.3 冷加工（打磨、抛光） 23
3.2.4 晶面定向 24
3.2.5 导热性测试 25
3.2.6 电导率测试 25
3.2.7 表面腐蚀 25
4 结论 29
致 谢 30
参考文献 31
1 绪 论
单晶是指内部微粒有规律地排列在一个空间格子内的晶体。其晶体结构是连续的，或者可以说，在宏观尺度范围内单晶不包含晶界。而金属单晶是指具有单晶结构的金属晶体。与传统多晶结构相比，金属单晶因为没有了晶界，具有了较低塑性－脆性转变温度、不存在高温和低温晶界破坏、高温结构性能稳定性等优点。可以显著提高零件的稳定性、可靠性和工作寿命。当然相对于金属单晶比较容易形成的多晶，金属单晶的制备具有一定的难度。
1.1 金属单晶概述
单晶是指内部微粒有规律地排列在一个空间格子内的晶体。其晶体结构是连续的，或者可以说，在宏观尺度范围内单晶不包含晶界。而金属单晶是具有单晶结构的金属晶体。与传统多晶结构相比，金属单晶因为没有了晶界，具有了较低塑性－脆性转变温度、不存在高温和低温晶界破坏、高温结构性能稳定性等优点。可以显著提高零件的稳定性、可靠性和工作寿命。当然相对于金属单晶比较容易形成的多晶，金属单晶的制备具有一定的难度。
金属单晶的特性使得金属单晶在多个领域具有特殊用途，如锗单晶是重要半导体材料，铜单晶、镍基高温合金在大飞机叶等航空领域的重要作用。这些应用使得金属单晶长久以来都是一个热点材料。
部分金属单晶的应用如表1-1所示。
表1-1 若干金属单晶的应用
晶体 性能 应用
W、Mo 优异的高温抗蠕变性、DBTT、高真空功函数、小热中子捕获截面、低电阻率、核材料相容性好； 反应堆热离子能量转换器发射极材料（基体材料）、航空航天、高能物理、电子；
Ta 优良的物理、力学和工艺的综合性能； 航空航天高温结构材料、医学切割工具、电真空技术；
硬度高； 切削工具、涡轮叶片；
与人体组织结构稳定性和愈合性； 人造骨头、外科衬形材料、螺丝、铁杆、接骨板；
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