Способ получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к выращиванию волокон из расплава. Способ получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов включает размещение в вакуумной камере питателя исходного материала в виде прутка, подачу лазерного излучения на поверхность исходного материала и вытягивание исходного материала с образованием волокна, при этом при подаче лазерного излучения на поверхность исходного материала лазерный луч сканируют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с частотами f₁=f2, равными 200÷300 Гц, с амплитудой A, равной 1,5-5 B, где B - наибольший размер держателя питателя исходного материала. Технический результат изобретения заключается в снижении энергетических потерь лазерного излучения, повышении интенсивности лазерного луча по поперечному сечению и однородности структуры получаемого волокна. 1 ил.

 

Изобретение относится к области металлургий, в частности к выращиванию волокон из расплава, и может быть использовано для получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов.

Известен способ получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов включающий размещение затравки в камере роста над поверхностью исходного твердого материала волокна, подачу лазерного излучения в камеру роста на торцевую поверхность исходного материала волокна, перемещение затравки к торцевой поверхности до ее касания с исходным материалом с последующим отводом затравки с обеспечением вытягивания расплавленного материала с образованием волокна (патент США №5607506, МКИ C30B 15/34 от 4.03.1997 г.).

Недостатком данного способа является значительная потеря энергии лазерного излучения, обусловленная недостаточно равномерным распределением интенсивности по поперечному сечению лазерного луча, что в конечном итоге ведет к неравномерному прогреву исходного материала и, соответственно, к снижению качества получаемого волокна.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является способ получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов, реализованный в устройстве, описанном в патенте на полезную модель №120103, кл. C30B 13/22 от 10.09.2012 г. Способ включает размещение в вакуумной камере питателя исходного материала в виде прутка, подачу лазерного излучения на поверхность исходного материала и вытягивание исходного материала с образованием волокна.

Недостатком данного способа является потеря энергии лазерного излучения, обусловленная недостаточно равномерным распределением интенсивности по поперечному сечению лазерного луча, что снижает однородность структуры получаемого волокна.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в снижений энергетических потерь лазерного излучения и повышении качества волокна.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов, включающем размещение в вакуумной камере питателя исходного материала в виде прутка, подачу лазерного излучения на поверхность исходного материала и вытягивание исходного материала с образованием волокна, при подаче лазерного излучения на поверхность исходного материала лазерный луч сканируют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с частотами f₁=f₂=200÷300 Гц, с амплитудой A=1,5-5 B, где B - наибольший размер держателя питателя исходного материала.

На фиг. 1 представлена иллюстрация способа получения монокристаллических пленок из тугоплавких материалов, где 1 - питатель исходного материала, 2 - держатель питателя, 3 - параболическое зеркало, поворотные плоские зеркала 4, 5 и лазерный луч 6.

Сканирование лазерного луча осуществляют поворотом зеркала 4 вокруг оси 7 и поворотом зеркала 5 вокруг оси А-А.

Способ заключается в следующем.

Лазерное излучение подается на плоское зеркало с последующей передачей его на зеркало 5. Отраженный от зеркала 5 луч подается на параболическое зеркало, отражаясь от которого луч фокусируется на торце питателя 1 и нагревает его до расплавления исходного материала.

При подаче лазерного излучения луч при помощи зеркал 5 и 4 сканируют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с частотами f₁=f₂=200÷300 Гц, с амплитудой A=1,5-5 B, где B - наибольший размер держателя питателя исходного материала.

Это позволяет снизить энергетические потери лазерного излучения, повысить интенсивность по поперечному сечению лазерного луча и повысить однородность структуры получаемого волокна.

Способ получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов, включающий размещение в вакуумной камере питателя исходного материала в виде прутка, подачу лазерного излучения на поверхность исходного материала и вытягивание исходного материала с образованием волокна, отличающийся тем, что при подаче лазерного излучения на поверхность исходного материала лазерный луч сканируют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с частотами f₁=f₂=200÷300 Гц, с амплитудой А=1,5-5 В, где В - наибольший размер держателя питателя исходного материала.