Впервые систематизированы изменения распределения примесей по значениям коэффициентов распределения, связанные с кристаллизацией из расплава. Дан сравнительный анализ исследований физических и физико-химических процессов кристаллизации нелегированных и легированных металлов (цветных, благородных, тугоплавких) и полупроводников. Изучен также ряд радиоактивных элементов. Изложены способы определения кинетических и эффективных коэффициентов распределения для неравновесных условий. Описан равновесный коэффициент распределения.
Для инженерно-технических работников, занимающихся материаловедением и физикой металлов и полупроводников. Ил. 216. Табл. 85. Библиогр. список 403 назв.
Предисловие к русскому изданию................ 8
Предисловие................•......, • Ю
1. Введение ....................... 15
2. Определение понятия «коэффициент распределения>........ 15
2.1. Общие положения.................... jj>
2.2. Численное значение коэффициента распределения ........ 16
2.3. Коэффициент распределения и условия кристаллизации...... 18
3. Равновесный коэффициент распределения ft0........... 19
3.1. Определение понятия kv из диаграммы состояния ........ 19
3.2. Определение величины k0................. 23
3.2.1. Расчет величины ka по термодинамическим параметрам .... 23
3.2.1.1. Равновесный коэффициент распределения основного вещества kUA 24
3.2.1.2. Равновесный коэффициент распределения элемента-примеси ?<ш 25
3.2.2. Влияние точности исходных термодинамических параметров на \~л, расчетный равновесный коэффициент распределения....... 28
3.2.3. Расчет линий солидуса и ликвидуса при идеальном поведении компонентов . . ................... 30
3.2.4. Определение равновесных коэффициентов распределения по бинарным диаграммам состояния............... 34
3.3. Зависимость равновесного коэффициента распределения йо от температуры и концентрации ................. 42
3.3.1. Зависимость равновесного коэффициента распределения от температуры ...................... 44
3.3.2. Зависимость равновесного коэффициента распределения от концентрации ....................... 51
3.4. Корреляционные зависимости равновесного коэффициента распределения ka....................... 59
3.4.1. Корреляция между коэффициентом k^B и различными параметрами вещества примеси ................ 61
3.4.2. Зависимость равновесных коэффициентов распределения от порядкового номера элемента................. 6&
3.4.2.1. Легкие металлы.................. 67
3.4.2.2. Черные металлы , .......,...,,.,, 69
3.4.2.3. Цветные и благородные металлы........... 70
3.4.2.4. Тугоплавкие металлы......,.»..-...... 70
3.4.2.5. Радиоактивные элементы.....•.......... 71
3.4.2.6. Полупроводники......„ . •„ „........ 72
3.5. Равновесный коэффициент распределения /feotr при превращениях в твердом состоянии................... 74
3.5.1. Теоретические основы..........„........ 74
3.5.2. Зависимость равновесного коэффициента распределения kotr от порядкового номера элемента.......„ .,........ 75
3.6. Коэффициент распределения как специфический параметр вещества 79
3.6.1. Коэс|
3.6.2. Коэс
3.6.3. Коэс
3.6.4. Коэффициенты распределения примесей в золоте...... 90
3.6.5. Коэс
3.6.7. Коэ(
3.6.8. Коэс
3.6.9. Коэф
3.6.12.
'ициенты распределения примесей в алюминии..... 80
ициенты распределения примесей в меди....... 83
|ициенты распределения примесей в серебре...... 89
ициенты распределения примесей в железе...... 92
3.6.6. Коэффициенты распределения примесей в кобальте..... 94
~>ициенты распределения примесей в никеле...... 96
жциенты распределения примесей в титане...... 97
•ициенты распределения примесей в цирконии . . . . . 100
3.6.10. Коэффициенты распределения примесей в гафнии...... 103
3.6.11. Коэффициенты распределения примесей в ниобии...... 104
фициенты распределения примесей в молибдене .... 105
3.6.13. Коэффициенты распределения примесей в тантале..... 106
3.6.14. Коэффициенты распределения примесей в вольфраме .... 107
3.6.15. Коэффициенты распределения примесей в уране...... 109
3.6.16. Коэффициенты распределения примесей в плутонии ..... 114
3.6.17. Коэффициенты распределения примесей в германии ..... 116
3.6.18. Коэффициенты распределения примесей в кремнии..... 118
4. Коэффициент распределения в неравновесных условиях....... 120
4.1. Кинетический коэффициент распределения &km......... 120
4.2. Эффективный коэффициент распределения kett......... 124
4.2.1. Механизмы массопереноса в расплаве.......... 124
4.2.2. Эффективный коэффициент распределения при чисто диффузионном массопереносе.....,..-.,,..,........ 130
4.2.3. Теория Бэртона — Прима — Слихтера для смешанного массопереноса .....„,.................. 132
4.2.4. Коэффициент распределения при переменной и колеблющейся скорости кристаллизации ...... •., .,.......... 135
4.2.5. Эффективный коэффициент распределения при ячеистом и ячеисто-дендритном росте...... . •, t........... 139
5. Нормальная направленная кристаллизация и зонная плавка как способы очистки веществ и выращивания кристаллов ............ 143
5.1. Общие положения......,...-............ 143
5.2. Основы способов нормальной кристаллизации и зонной плавки . . . 144
5.2.1. Нормальная направленная кристаллизация........ 144
5.2.2. Зонная плавка.................... 146
5.2.3. Зонная плавка с отбором материала........... 149
5.3. Параметры процесса и диапазон их варьирования, представляющий технический интерес ................... 151
5.4. Математическое описание нормальной кристаллизации ...... 153
5.4.1. Однократная нормальная кристаллизация (? = const) ..... 154
5.4.2. Однократная нормальная кристаллизация [fe=/(M)J .... 155
5.4.3. Однократная нормальная кристаллизация и массоперенос ... 156
5.4.4. Однократная нормальная кристаллизация с коэффициентом распределения, зависящим от концентрации ............ 157
5.4.5. Многократная нормальная кристаллизация......... 160
5.4.5.1. Многократная нормальная кристаллизация с отбором материала на конце стержня.................. 160
5.4.5.2. Многократная нормальная кристаллизация с отбором материала в начале стержня................... 166
5.5. Математическое описание процесса зонной плавки....... 167
5.5.1. Аналитическое определение концентрационных функций . . . 168
5.5.2. Численное решение интегральных уравнений для зонной плавки 171
5.5.3. Концентрационные профили при зонной плавке . ..... 172
5.6. Характеристические параметры процесса зонной плавки..... 174
5.6.1. Зависимость характеристических параметров процесса от коэффициента распределения......... •„......... 176
5.6.2. Применение характеристических параметров процесса .... 178
5.7. Зонная плавка с отбором материала . . . . „ .. .„ \..... 181
5.7.1. Математическое описание .....,.,-..,...... 182
5.7.2. Концентрационные функции для коэффициента распределения k <с 1 184 5.7.3 Концентрационные функции для коэффициента распределения А>1.......................... 188
5.8. Сравнение зонной плавки с отбором и без отбора материала .... 189
5.8.1. Концентрационные функции для случая одновременного присутствия примесей с &<1 и k>\........•„.!....... 189
5.8.2. Зависимость характеристических параметров от коэффициента распределения k........-.«...,....... 191
5.8.3. Оптимальные параметры отбора материала ......... 195
5.9. Сравнительное рассмотрение зонной плавки и нормальной кристаллизации с регулярным отбором материала........... 196
6. Экспериментальное определение коэффициентов распределения ... 197
6.1. Общие положения.................... 197
6.2. Определение kett в опытах по нормальной кристаллизации .... 198
6.3. Определение kett в опытах по зонной плавке.......... 202
Приложения (приложения П.1—П.19) характерные параметры веществ; ' приложения П.20; П.21—концентрационные функции и номограммы . .
П.1. Общие сведения........ ;............ 206
П 2 Алюминий..................... 209
ПД Медь....................... 216
П.4. Серебро........................ 226
П.5 Золото......., . ,............ . 229
П.6. Железо................. .... .232
П.7. Кобальт................ ......... 243
П.8. Никель............. . . . . 245
П.9. Титан...............' • .,.....'. 248
П. 10. Цирконий........................ 252
П.11. Гафний......................... 258
П. 12. Ниобий........................' 261
П. 13. Молибден...............'.....'.'. 265
П.14. Тантал........................ 269
П.15. Вольфрам . .......... , 271
П.16. Уран........................! 274
П.17. Плутоний . ,............... 278
П. 18. Германий...............••'....'.'.'.' 279
П.19. Кремний................. ........ 286
П.20. Концентрационные функции при зонной плавке с отбором и без
отбора материала .................... 292
П.21. Номограммы для расчета концентрационных профилей при нормальной кристаллизации .................. 300
Библиографический список ........ ^......... 304
Цена: 150руб.
