Способ термической обработки сплавов висмут-сурьма

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 31860 А 1 ЕСПУБЛИК(5 ОБРЕТЕН И ОПИСАН СВИДЕТЕЛ ЬСТ ОР%17 ский металлургический. Захаров М,В, Термиче таллов и сплавов, М Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов и может быть использовано при термической обработке полупроводниковых сплавов висмут- сурьма.Полупроводниковые сплавы висмут- сурьма находят применение как сплавы с особыми гальваномагнитными и термоэлектрическими свойствами.Поскольку при кристаллизации из расплава сплавы имеют дендритную структуру, ухудшающую отмеченные свойства, их подвергают термической обработке - гомогенизирующему отжигу.Недостатком известного способа термической обработки сплавов висмут-сурьма является резкое возрастание хрупкости после гомогенизирующего отжига. Цель изобретести сплавов.Поставленнаяв способе термичвисмут-сурьма поотжига проводятстью 7 10 - 5 10явления жидкойбыстрым охлажде ия - сниже руп цель достигается тем, что еской обработки сплавов сле гомогенизирующего нагрев сплавов со скоро- град/с до температуры пофазы с последующим нием,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОИ ОБРАБОТКИ СПЛАВОВ ВИСМУТ - СУРЪМА(57) Использование: при изготовлении полупроводниковых материалов для термоэлектрических устройств. Сущность изобретения; способ включает гомогенизирующий отжиг и последующий дополнительный нагрев со скоростью 700 - 5000 град/с до температуры появления жидкой фазы с быстрым охлаждением. 1 табл,Отличительными признаками предлагаемого способа являются нагрев сплава после отжига со скоростью 7 102-5 10 град/с до3температуры появления жидкой фазы с последующим быстрым охлаждением. Как установлено экспериментально, при быстром нагреве (с указанными скоростями) гомогенизированные сплавы висмут-сурьма перегреваются выше температуры солидуса. Плавление перегретых сплавов протекает по иному механизму, чем неперегретых; жидкая фаза в виде прослойки возникает на границах зерен и сразу же начинает мигрировать в соседние зерна, оставляя позади себя двухфазную "перьевидную" структуру. Быстрое охлаждение сплавана начальной стадии плавления позволяет, не изменяя однородного состава основного объема зерна, за счет структурных изменений лишь на границах существенно снизить хрупкость.Эффективная реализация способа возможна при нагреве со скоростью 7 10 -5 10 град/с. Нагрев с меньшими скоростями не обеспечивает необходимого перегрева, и соответствующие структуры на границах не возникают, а уменьшение хрупкости при этом незначительно. Нагрев с более высокими скоростями приводит к значительному1731860 Составитель Е.КуреченТехред М.Моргентал орректор И.Муска Редактор О. Голо аказ 1559 ВНИИПИ Го Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 перегреву сплава и обусловленному этим зарождению расплава непосредственно по всему объему зерна,что препятствует миграции границ и формированию "перьевидных" структур.Одновременно с этим состав сплава становится неоднородным по обьему зерен ввиду значительного развития химической ликвации на участках внутризеренного оплавления, Это приводит к ухудшению термоэлектрических свойств и. непригодности таких сплавов к использованию в термоэлектрических устройствах,П р и м е р. Способ используют для термической обработки сплава висмута с 50 сурьмы, После выплавки цилиндрических образцов диаметром 1,5 мм и длиной 40 мм их с целью гомогенизации отжигают при 330 С в вакуумированных кварцевых ампулах в течение 120 ч. После отжига образцы имеют крупнозеренную полиэдрическую структуру и хрупки.Быстрый нагрев образцов осуществляют пропусканием тока непосредственно через образцы, скорость нагрева изменяют путем изменения напряжения на образце, Предварительно на шлейфовом осциллографе записывают термическую кривую нагрева от двух тонких ( ф 0,05 мм) термопарных проволочек, приваренных к образцам, и по ним определяют время, необходимое для нагрева до начала плавления при данной скорости нагрева, Затем остальные образцы всей серии нагревают при выбранных указанным образом параметрах скорости нагрева и времени, продолжительность которого задают с помощью реле времени,Быстрое охлаждение осуществляют эа счетобдува образцов воздухом. О хрупкости судят по косвенным данным, Конец образцазажимают в держателе, к точке образца, от 5 стоящей на 25 мм от держателя, прикладывают регулируемую по величине силу. Еезначение увеличивают до момента хрупкогоизлома образца.Примеры осуществления способа для10 различных скоростей нагрева и для прототипа приведены в таблице.Существенное возрастание силы излома (соответственно уменьшение хрупкости)наблюдается для всего интервала заявляе 15 мых скоростей нагрева.Если продолжительность нагрева выбирается такой, что оплавление границ не достигается, то изменения структуры границне происходит и хрупкость не изменяется.20 Аналогичные опыты проведены со сплавами других составов: В 1+40 ЯЬ,В 1+75 ,5 Ь, Результаты получены сходные,Таким образом, предлагаемый способпо сравнению с известным позволяет сни 25 зить хрупкость сплава,формула изобретения Способ термической обработки сплавоввисмут-сурьма, включающий гомогенизиру ющийогжиг, отличающийся тем,что,с целью снижения хрупкости после отжига, проводят дополнительный нагрев со скоростью 700-5000 град/с до температуры появления жидкой фазы с последующим 35 быстрым охлаждением.