The growth of Zirconium single crystals

Abstract

The growth of zirconium single crystals by three different techniques has been studied. For crystals grown by passing samples through a steep temperature gradient in an electron beam furnace, it is shown that there is preferred growth when the 〈111〉 direction in the beta phase which transforms to a 〈12¯10〉 direction in the alpha phase is almost parallel to the longitudinal temperature gradient. Large crystals were also grown by cycling samples through the transformation temperature followed by long annealing just below this temperature and by strain-annealing. For these latter techniques, evidence is presented to show that crystal growth proceeds to reduce the amount of substructure present.

Résumé

On a étudié la croissance de monocristaux de zirconium par trois techniques différentes. Pour des cristaux obtenus en passant des échantillons à travers un fort gradient thermique dans un four à bombardement électronique, on a montré qu'ily a croissance préférentielle lorsque la direction 〈111〉 dans la phase β, qui se transforme en la direction 〈12¯10〉 dans la phase α, est presque paralléle au gradient longitudinal de température. De grands cristaux ont aussi été obtenus par la méthode de l'ecrouissage critique et par la méthode dans laquelle on utilise un cyclage à travers la température de transformation suivi par un long recuit légèrement en dessous de cette température. Pour ces deux derniéres techniques, on a montré que la croissance s'effectue en réduisant la sous-structure dans les grains.