（３）在液氮温度附近冷滚轧，继之在640℃退 火10s，并在水中淬火，制备了用于再结晶的铝， 此时样品中含有2mm大小的晶粒和强烈的织构， 再通过一个温度梯度退火，然后加热到640℃， 可得到约1m长的晶体。
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应变退火法制备铝单晶的几种工艺
（４）采用交替施加应变和退火的方法，很容易 制取宽25cm的高纯单晶铝带，使用的应变不足 以使新晶粒成核，而退火温度为640℃。
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液相-固相平衡之定向凝固法
通过控制过冷度实现定向凝固以获得单晶的方法 是由布里奇曼（Bridgman）首先使用并为斯托克 巴杰（Stockbarger）所发展的，通常也称BS法 或定向凝固法。
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定向凝固法原理
本质上，定向凝固法是 借助在一个温度梯度内 进行结晶，从而在单一 的固-液界面上成核。
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应变退火法制备铝单晶的几种工艺
（１）先在550℃使纯度为99.6％的铝退火，以 消除原有应变的影响和提供要求的晶粒大小，再 使无应变的晶粒较细的铝变形以产生1~2％的应 变，然后将温度从450℃升至550℃，按25℃/天 的速度退火。在一些场合，最后再要在600℃退 火1h。
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1.2 单晶制备方法
（3）气相－固相平衡的晶体生长。 主要包括：
ａ．升华法 ｂ．溅射法
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固相－固平衡-应变退火生长
应变退火法常用来制备铝单晶，也就是先产生临 界应变量，然后再进行退火，使晶粒长大以产生 单晶。若初始的晶粒尺寸在0.1mm时，效果特别 好。退火期间，有时在试样表面优先成核，这就 影响了单晶的生长，通常认为铝晶核是在靠着表 面氧化膜的位错堆积处开始的，在产生临界应变 后腐蚀掉约100um厚的表面层，有助于阻止表面 成核。
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1.2 单晶制备方法
（1）固相－固相平衡的晶体生长。 主要包括：
ａ．应变退火法 ｂ．烧结生长 ｃ．同素异构转变
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1.2 单晶制备方法
（2）液相－固相平衡的晶体生长（单组分）。 主要包括： ａ．定向凝固法 ｂ．籽晶法 ｃ．引上法 ｄ．区域熔化法。
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1.1单晶体的基本性质
均匀性，即同一单晶不同部位的宏观性质相同。 各向异性，即在单晶的不同方向上一般有不同的物理性质。 自限性，即单晶在可能的情况下，有自发地形成一定规则
几何多面体的趋向。 对称性，即单晶在某些特定的方向上其外形及物理性质是
相同的；这些特性为任何其他状态的物质如液态或固相非 晶态不具备或不完全具备的。 最小内能和最大稳定性，即物质的非晶态一般能够自发地 向晶态转变。
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（３）坩埚端部是圆锥形的， 圆锥区通过一毛细管和坩埚 主体连接起来。这种办法具 有方法（１）和（２）两者 的优点．
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（４）坩埚端部是圆锥形的．坩埚张开 到一合理的体积成为喇叭状。喇叭区通 过毛细管和坩埚主体连接起来，或者它 和另一喇叭区相连，而此喇叭区再和坩 埚主体通过毛细管连接。显然，用许多 球泡-毛细管组一级级地串联在坩埚主体 上，促使在一个很小的体积内(圆锥形端 部)发生初始成核，而有利于从小球泡内 选择一块单晶作为在毛细管内生长的籽 晶。
要结晶的材料通常放在一个圆柱形的坩埚内，使 该坩埚下降通过一个温度梯度，或者使加热器坩 埚上升。通常把坩埚固定在一个设计得能产生近 似一线性梯度的温度的炉子内，然后冷炉子．
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定向凝固法办法
通常，起初整个坩埚是熔融态的，首先成核的是 几个微晶。使这些微晶之一控制着固－液界面。 所采用的各种办法如下：
应变退火法制备铝单晶的几种工艺
（２）在初始退火之后，较低温度下的所谓回复 退火会减少晶粒数目，并帮助晶粒在后期退火时 更快地长大。在320℃退火4h以得到回复，接着 加热试样至450℃，并在该温度下保温2h，这样 便长出长约15cm、直径约1mm的丝状单晶。
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应变退火法制备铝单晶的几种工艺
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定向凝固法办法
（１）坩埚的端部是圆锥形 的．因此，一开始只有少量 的熔体过冷。这样只形成一 个晶粒（或者最差的情况也 只有几个）。如果一个晶核 的取向合适的话，它将统一 该生长界面。
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（２）坩埚的端部是毛细管 状的，一开始只有很少的熔 体过冷。如果形成几个微晶， 当生长界面通过毛细管时， 有较多的机会使一个微晶一 统界面。
单晶材料的制备
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一.概述
随着现代科学的发展，在材料科学研究领域 中单晶体材料占着很重要的地位。由于多晶体含 有晶粒间界，人们利用多晶体来研究材料性能时 在很多情况下得到的不是材料本身的性能而是晶 界的性能。有的性能必须用单晶来进行研究。其 中一个著名的例子是半导体的电导率，这一性质 特别具有杂质敏感性，杂质容易偏析在晶界上。 为了在半导体中测定与电导率有关的性质，几乎 总是需要单晶体。晶界和所伴随的空穴常常引起 光散射，因此在光学研究中通常采用单晶体。在 金属物理领域内，要研究晶界对性能的影响，人 们往往也需要金属单晶。
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在定向凝固法中常遇到的困难是沿坩埚的温度梯 度太小。很多熔体在成核前必然明显地过冷。如 果熔体足够过冷，热梯度又相当小，往往在第一 颗固体成核前整个试样均在熔点以下。在这样的 条件下发生成核时，穿过剩余熔体的生长很快， 容易形成多晶。大的热梯度保证整个试样尚未处 在熔点以下之前即开始初始成核，这样，当熔点 等温线穿过试样时，单晶生长是在可控的条件下 进行。
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单晶体经常表现出电、磁、光、热等方面的优异性能，用 单晶做成的电子器件、半导体器件等应用于现代科学技术 的许多领域。例如单晶体的频率稳定性比多晶体好得多， 因此单晶的压电晶体（如石英）被用来作为频率控制元件。 如果不是提供了优质半导体单晶，半导体工业的存在和发 展是很难想象的。上世纪60年代以后激光技术的出现，对 单晶体的品种和质量提出了崭新的要求。在电子工业、仪 器仪表工业中大量应用单晶做成器件，例如晶体管主要是 由硅、锗或砷化镓单晶所组成；激光器的关键部分就是红 宝石单晶或者是钇铝石榴石单晶；谐振器的主要部件则是 石英单晶。