Применение монокристаллов

Монокристаллы тугоплавких металлов оказались устойчивыми при работе в плазме цезия и других щелочных металлов (у поликристаллических металлов цезий «пропотевает» через границы зерен), а также водорода, что очень важно для катодов преобразователей тепловой энергии в электрическую и многих деталей электровакуумных и газоразрядных приборов. Монокристаллы не выделяют газов при работе в вакууме, не изменяют свою форму и размеры при длительной работе (свыше десяти тысяч часов) при высоких температурах, облучении и термоциклических воздействиях.

Применение монокристаллов вольфрама, ленты, фольги и проволоки из зонноочищенных монокристаллов молибдена уже позволило в десятки раз увеличить срок службы существующих электровакуумных приборов, а также создать новые приборы сверхособой чувствительности и надежности. Монокристаллы тугоплавких металлов устойчивы при работе в некоторых жидкометаллических средах (литий, калий, натрий), совместимы с карбидами урана и плутония, устойчивы против рекристаллизации и ползучести.

Монокристаллы тугоплавких и редких металлов уже производятся в промышленном масштабе. В связи с этим стал развиваться фронт металлофизических, теплофизических и электроннофизических исследований металлических кристаллов и были заложены основы металловедения монокристаллов тугоплавких и редких металлов. К началу 70-х годов круг наших знаний о строении, примесях, дефектах и свойствах металлических кристаллов значительно расширился. Исследование на ионокристальном уровне дает возможность получить новую информацию о металлических объектах — металлах, сплавах и соединениях.

Необходимо подчеркнуть теоретический и прикладной аспекты проблемы металлических монокристаллов. Теперь уже ясно, что монокристаллы тугоплавких и редких металлов являются незаменимыми объектами в металловедческих исследованиях структуры и выявлении новых химических, физических и даже биологических свойств металлов и сплавов и их взаимосвязи. Монокристаллы необходимы при исследовании электронной структуры металлов. Только благодаря получению высокочистых и совершенных металлических кристаллов оказалось возможным построение поверхностей Ферми и экспериментальная проверка многих теоретических положений квантовой физики твердого тела. Получение монокристаллов некоторых изотопов тугоплавких и редких металлов позволяет также более эффективно исследовать и ядерные эффекты.

Уникальный комплекс свойств сделал монокристаллы тугоплавких и редких металлов интересными объектами для изготовления особо ответственных деталей электровакуумных приборов, аппаратов для превращения тепловой энергии в электрическую и некоторых других. Для широкого применения монокристаллов тугоплавких и редких металлов в технике необходимо дальнейшее более глубокое исследование их структуры и свойств, изыскание и разработка новых методов получения.

По мере расширения и углубления исследований перечень особых свойств монокристаллов растет и, может быть, наиболее интересные и важные открытия еще впереди, особенно после предстоящей разработки способов получения чистейших бездефектных металлических кристаллов. Проблема монокристаллов тугоплавких и редких металлов еще только вступила во второе десятилетие своего существования.