【摘 要】
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随着W-Ti薄膜的广泛应用,作为溅射靶材的W-Ti合金的组织性能成为研究的热点。研究表明,W-Ti合金的组织性能决定溅射后膜的性能。传统的制备方法通常是经过复杂的烧结工艺获得性能良好的W-Ti合金,不利于产品化生产。因此寻求兼顾合金性能良好和烧结工艺简单的制备方法成为当前W-Ti合金研究的重点。本文采用高能球磨结合不同烧结工艺制备了 W-Ti合金,依次研究了烧结方法、烧结温度、Ti含量和W粉粒径对
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随着W-Ti薄膜的广泛应用,作为溅射靶材的W-Ti合金的组织性能成为研究的热点。研究表明,W-Ti合金的组织性能决定溅射后膜的性能。传统的制备方法通常是经过复杂的烧结工艺获得性能良好的W-Ti合金,不利于产品化生产。因此寻求兼顾合金性能良好和烧结工艺简单的制备方法成为当前W-Ti合金研究的重点。本文采用高能球磨结合不同烧结工艺制备了 W-Ti合金,依次研究了烧结方法、烧结温度、Ti含量和W粉粒径对W-Ti合金组织性能的影响,并根据合金的互扩散系数讨论了烧结过程中的微观扩散机制。通过实验结果分析得出以下主要结论:高能球磨过程减小了 W粉的晶粒尺寸,增加了 W粉中的微观应变,为促进Ti向W中扩散提供了理论上的可行性。在本实验条件下,对比真空烧结、热压烧结和放电等离子烧结(SPS)三种不同方法,热压烧结的W-10Ti合金具有最好的组织和性能。虽然SPS烧结的合金的组织性能比热压烧结制备的合金略差,但SPS烧结时间较短,互扩散系数大,制备出的合金组织性能具有较大的提升空间,是一种很有前景的W-10Ti合金制备新技术。分别在1300℃、1400℃、1500℃下利用SPS系统制备了 W-IOTi合金。实验结果表明,SPS烧结温度越高,合金的组织性能越好。在1500℃下制备的W-10Ti合金,获得的合金富钛相含量少且组织细小均匀,致密度、电导率、硬度、弹性模量和合金断裂韧性强度等性能良好。利用SPS系统在1400℃下分别制备了 W-5Ti、W-10Ti和W-15Ti合金。随着Ti含量的增加,合金的致密度逐渐增加。但Ti含量的增加使W-Ti合金中富钛相含量急剧增加,导致W-Ti合金的电导率、硬度、弹性模量等性能均呈现先增后减的趋势,在Ti含量为1 0wt%时为最优。在SPS烧结过程中,微米级(8μm)W粉末颗粒间存在较大的空隙,有利于形成等离子体,促进合金的烧结进程,所以微米W粉制备的W-10Ti合金的组织性能优于亚微米级(0.4μm、0.8μm)W粉,合金的致密度、电导率、硬度和弹性模量分别为92.8%、4.9S/m、843.4HV0.1和273.1GPa,断裂韧性为 10.34MPa·m1/2。
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