一种高纯度大尺寸镁单晶的生长装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高纯度大尺寸镁单晶的生长装置及方法，涉及单晶生长技术领域。本发明专利技术提供的镁单晶生长装置包括加热炉、置料管、控流滤杂板和坩埚，加热炉包括界定密封炉腔的炉体和加热室的炉管，炉体内沿炉管设温度调控系统，炉体上设气氛调控系统和水冷循环系统；坩埚和置料管置于炉管中，控流滤杂板设在坩埚内壁和置料管内壁交界处。该镁单晶生长装置可以使多晶镁原料在熔化区受热熔化为熔融液体，以熔滴的形式滴落在坩埚中形核、结晶并沿着稳定的液相薄层生长。该镁单晶生长方法通过对关键过程进行针对性控制，解决了现有技术中生长高纯度大尺寸镁单晶面临的周期长、能耗大、成本高等问题，具有极大的推广价值和广阔的应用前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高纯度大尺寸镁单晶的生长装置及方法


[0001]本专利技术涉及单晶生长
，尤其是涉及一种高纯度大尺寸镁单晶的生长装置及方法。

技术介绍

[0002]镁属于活泼金属，在常温和大气环境下极易氧化和腐蚀，熔融态下易发生燃烧反应，遇水甚至可能引发爆炸，而且高纯镁单晶生长过程中还需考虑熔体污染、氧化、挥发等问题，需对生长环境气氛和压力进行控制。因此，相比于其他金属单晶，镁单晶的生长较为困难。
[0003]目前，国内外普遍采用的纯镁单晶生长方式为定向凝固法，晶体生长过程中纵向晶界难以消除，易长成柱状晶，且凝固末期易出现等轴晶，甚至晶体中常伴随成分偏析，所生长单晶体的性能不佳。
[0004]本专利技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：尽管存在一些技术(如CN109338452A等)提到可以采用热处理方法生长大尺寸镁单晶，但四级热处理生长周期极长、能耗极大、成本较高；也有一些现有技术(如CN114247857B等)提出采用滴铸的方式生长镁及镁合金的洁净、致密铸锭，但应用较为宽泛，且并未就高纯度大尺寸镁单晶生长中的形核、生长等关键过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯度大尺寸镁单晶的生长装置，其特征在于，包括加热炉、置料管(4)、控流滤杂板(5)和坩埚(6)，其中：所述加热炉包括炉体(1)和设于所述炉体(1)中的炉管(2)，所述炉体(1)界定密封的炉腔，所述炉管(2)界定上端开放的加热室，所述炉体(1)内设有沿所述炉管(2)分布的温度调控系统(3)，所述炉体(1)上设有与外界相通的气氛调控系统(8)和水冷循环系统(9)；所述坩埚(6)和所述置料管(4)自下而上顺次放置在所述炉管(2)的加热腔室中，所述坩埚(6)上端的开口与所述置料管(4)下端的开口适配相连，所述控流滤杂板(5)设置在所述坩埚(6)内壁和所述置料管(4)内壁的交界处；所述置料管(4)和所述控流滤杂板(5)界定熔化区，所述控流除杂板和所述坩埚(6)界定结晶区。2.根据权利要求1所述的高纯度大尺寸镁单晶的生长装置，其特征在于，所述坩埚(6)的内部空间包括靠近所述置料管(4)的圆柱段和远离所述置料管(4)的圆锥段，所述圆锥段的锥尖朝下，所述圆锥段的上底面与所述圆柱段的下底面形状相同且位置相对。3.根据权利要求2所述的高纯度大尺寸镁单晶的生长装置，其特征在于，所述圆锥段的锥尖角度介于15
°
—45
°
，且随着所述圆柱段直径的增加，所述圆锥段的锥尖角度减小。4.根据权利要求2所述的高纯度大尺寸镁单晶的生长装置，其特征在于，所述坩埚(6)的内壁设有耐高温脱模层。5.根据权利要求1所述的高纯度大尺寸镁单晶的生长装置，其特征在于，所述控流滤杂板(5)的厚度介于4mm—6mm，所述控流滤杂板(5)的板面上设有至少一个通液孔；当所述通液孔的个数为一个时，所述通液孔位于所述控流滤杂板(5)的正中心；当所述通液孔的个数为多个时，多个所述通液孔在所述控流滤杂板(5)上有序分布。6.根据权利要求1所述的高纯度大尺寸镁单晶的生长装置，其特征在于，所述温度调控系统(3)包括套设在所述置料管(4)外围的第一加热元件(31)以对应所述熔化区，所述温度调控系统(3)包括套设在所述坩埚(6)外围的第二加热元件(32)以对应所述结晶区。7.根据权利要求1至6任意一项所述的高纯度大尺寸镁单晶的生长装置，其特征在于，所述置料管(4)上端面设有通气孔(41)，所述通气孔(41)连通炉腔和熔化区，所述气氛调节系统包括第一气体通道(81)和第二气体通道(82)，其中：所述第一气体通道(81)设置于所述炉体(1)侧壁的低处，所述第一气体通道(81)将炉腔与氩气供给设施相连通；所述第二气体通道(82)设置于所述炉体(1)侧壁的高处，所述第二气体通道(82)将炉腔与真空抽取...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博宇，马欣金，郑芮，李玖章，单智伟，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：