W-10%Ti合金的制備工藝研究.pdf

1、W-Ti合金薄膜，具有電子遷移率低、熱機(jī)械性能穩(wěn)定、抗腐蝕性能優(yōu)良等特性而被應(yīng)用于半導(dǎo)體金屬連接處的擴(kuò)散阻擋層。而薄膜的性能與W-Ti合金濺射靶材的組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
　　本文以W-Ti合金濺射靶材為研究背景，以W粉和Ti粉為原料，W-10wt％Ti為研究體系，采用機(jī)械球磨混合與真空熱壓燒結(jié)的方法制備W-Ti二元合金，探索W-Ti合金的制備工藝。采用X射線衍射、掃描電子顯微鏡、能譜、透射電子顯微鏡等分析手段對(duì)合金的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研

2、究，并對(duì)合金的密度和硬度進(jìn)行測(cè)試，分析合金組織與性能之間的關(guān)系。對(duì)W-Ti混合粉末的球磨工藝進(jìn)行了初步探索，系統(tǒng)地研究了燒結(jié)溫度、燒結(jié)壓力和熱處理對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)及性能的影響規(guī)律，優(yōu)化W-Ti合金的制備工藝。
　　球磨工藝對(duì)混合粉末的形貌有顯著影響。采用高能球磨，粉末顯著細(xì)化，且W-Ti之間相互固溶。普通球磨，W-Ti間無(wú)固溶，以WC球?yàn)檠心デ颍琓i形成片狀結(jié)構(gòu)；以樹(shù)脂球?yàn)檠心デ?，粉末保持原貌?br>　　不同球磨工藝下的粉料在相同

3、燒結(jié)條件(1400℃，30MPa，保溫1h)下制備合金的組織差異較大。高能球磨粉末制備的合金晶粒細(xì)小，組織均勻，富Ti相區(qū)尺寸在2m左右且分散均勻；而由普通球磨粉末制備的合金，以WC球?yàn)檠心デ?，形成?0m左右的條狀富Ti區(qū)；以樹(shù)脂球?yàn)檠心デ?，富Ti區(qū)與原始Ti粉形貌尺寸相當(dāng)，芯部包含α-Ti相。
　　采用樹(shù)脂球?yàn)榻橘|(zhì)普通球磨的粉體燒結(jié)的W-Ti合金，主要由富W固溶體相、富Ti固溶體相及其所包覆的未發(fā)生擴(kuò)散的α-Ti相組成。隨燒結(jié)

4、溫度的升高，W與Ti之間的固溶度增大，α-Ti相含量減少，1400℃燒結(jié)的合金中富Ti固溶體相中有共析組織存在。
　　溫度和壓力對(duì)合金的組織性能有顯著影響。隨燒結(jié)溫度的升高，合金的密度增大，而維氏硬度則先升高后下降，在1300℃時(shí)有最大值，為6.32GPa。隨熱壓壓力從20MPa增加至30MPa，合金的密度略有增大，但合金固溶度和硬度變化不大。1300℃熱處理顯著促進(jìn)W-Ti間的進(jìn)一步擴(kuò)散固溶，富Ti相中出現(xiàn)復(fù)雜共析組織，硬度達(dá)到