СТРУКТУРА И МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА НАПРАВЛЕННО ЗАКРИСТАЛЛИЗОВАННЫХ ЭВТЕКТИЧЕСКИХ СПЛАВОВ InSb-NiSb, ПОЛУЧАЕМЫХ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ РАСПЛАВОВ

© Д.В.Брюквин, В.С.Земсков, М.Р.Раухман, В.П.Шалимов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2002 г.

Выполненная экспериментальная работа посвящена исследованию такого малоизученного аспекта кристаллизации эвтектик как влияние конвекции на формирование структуры направленно закристаллизованных эвтектических сплавов (НКЭ). Была подготовлена и проведена серия экспериментов по направленной кристаллизации эвтектических сплавов InSbNiSb на Земле методами Чохральского и Бриджмена при горизонтальном и вертикальном расположении ампулы, и в условиях невесомости – методом Бриджмена на борту искусственного спутника Земли «Фотон–11».

Экспериментально установлено, что конвективный массоперенос при направленной кристаллизации эвтектики InSbNiSb оказывает влияние на плотность и длину игл «армирующей» фазы NiSb, что не согласуется с теорией кристаллизации сплавов эвтектического состава. Показано, что отличие процесса роста эвтектики квазибинарной системы InSbNiSb от теории кристаллизации эвтектик бинарных систем может определяться наличием у фазы NiSb широкой области гомогенности. Исследование распределения первичных кристаллов NiSb по объему эвтектических слитков позволило установить общую картину структуры конвективных течений в расплаве для используемых методов выращивания.

Впервые исследовалось влияние параметров структуры эвтектики на величину магнитосопротивления сплавов. Установлено влияние микроструктуры на магниторезистивный эффект, заключающееся в его увеличении при возрастании как плотности, так и длины игл, а также при улучшении параллельности и направленности игл. Показано, что на величину магнитосопротивления может оказывать влияние изменение электрофизических параметров матрицы из-за присутствия неконтролируемых примесей.

Установлено, что наиболее эффективным с практической и экономической точки зрения методом выращивания НКЭ InSbNiSb является метод Чохральского. Получаемые этим методом НКЭ обладают бóльшей величиной магниторезистивного эффекта, чем НКЭ, полученные методом Бриджмена в условиях пониженной гравитации на космическом аппарате при меньшей скорости кристаллизации.

На основании результатов выполненной работы могут быть сформулированы основные задачи дальнейших исследований по получению направленно закристаллизованных эвтектических сплавов квазибинарных систем в условиях пониженной гравитации:

а) изучение влияния скорости кристаллизации на структуру и, соответственно, свойства НКЭ, поскольку от величины скорости кристаллизации зависят как плотность, так и длина «армирующей» фазы;

б) изучение зависимости структуры и свойств НКЭ от протяженности области гомогенности компонентов квазибинарной системы.