机械合金化对W-Ti合金组织与性能的影响

以乙醇为过程控制剂,采用机械球磨方法制备W-10%Ti(质量分数)、W-10%TiH2纳米晶W-Ti粉末,晶粒粒径为30～80nm,粉体经压制后在1823K保温烧结80min得到W-Ti合金。利用X射线衍射、透射电镜和扫描电镜等手段,研究球磨时间对两种粉末及其烧结试样的相组成和微观组织的影响;测量烧结试样的密度和显微硬度。结果表明:机械合金化能够降低烧结温度,提高烧结体的密度,组织均匀且晶粒细小;利用W-TiH2球磨粉制备的W-Ti合金与W-Ti粉相比密度较高且晶粒细小。

TiH2粉和W粉液旧烧结制备W-Ti合金

W-Ti合金薄膜已经成功应用于Cu、Al布线的扩散阻挡层，Ti质量分数为10—30茗的W-Ti合金通过溅射法制备的W-Ti薄膜已作为Cu布线扩散阻挡层，既能够阻挡Cu的扩散又能有效改善cu薄膜与基体（Si和SiO2等）的结合强度，正成为Cu布线扩散阻挡层的主导材料之一。因此研究出工艺简单、致密度高、含单一富W固溶体的W-Ti合金成为目前研究热点。本文采用不同球磨时间细化的TiH2粉和W粉液相烧结制备W-10Ti合金。

磁控溅射用W-Ti合金靶材的研究进展

W-Ti合金靶材可作为原材料,通过磁控溅射技术,制备W-Ti、W-Ti-N、W-Ti-O等功能薄膜,应用于集成电路、薄膜太阳能电池等领域。本文介绍了W-Ti合金靶材的性能指标、各种制备技术和应用领域,提出高纯度、全致密、少富Ti相、小粒径、大尺寸、低成本是W-Ti合金靶材的重要方向。

机械合金化W-Ti粉末的烧结特性

用高能球磨法制备了W-Ti预合金粉末,研究了纳米晶W-Ti粉末的真空烧结致密化和显微组织演化现象以及热处理时组织形貌的变化,并与未球磨粉末的烧结试样进行了比较。结果表明,提高烧结温度有利于提高相对密度;1500℃,2 h为最佳烧结工艺。机械合金化导致粉末内晶粒纳米化,形成成分不均的固溶体W-Ti粉末,使真空烧结后的显微组织结构明显细化,相对密度显著提高;扩散退火后能够形成成分较均匀的W-Ti固溶体。

纳米晶W-Ti预合金粉的制备与研究

以乙醇为过程控制剂,采用机械球磨法制备Ti含量(质量分数)为10%和30%、晶粒度在30nm左右的纳米晶W-Ti预合金粉末,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM),研究不同球磨时间的W-Ti预合金粉末的相组成和微观形貌,以期进一步确定含理的纳米晶W-Ti预合金粉末制备工艺和开发出高性能的W-Ti合金靶材。结果表明,随着球磨时间增加,粉末逐渐细化和均匀化,微应变逐渐增加;球磨24h可使W-10%Ti粉末完全合金化,球磨48h后颗粒逐渐转变成片层状,而W-30%Ti粉末在球磨72h后才完全合金化,片层结构更多更明显。2种成分的粉末都生成了固溶体β-W/Ti。

烧结温度对W-10Ti合金显微组织和硬度的影响

以W粉和Ti粉为原料,采用真空热压烧结工艺制备了W-10%Ti合金,研究了烧结温度对W-Ti合金的相组成、微观形貌和硬度的影响。结果表明,合金主要由富W固溶体、富Ti固溶体和心部未发生扩散的α-Ti相组成。随烧结温度的升高,W与Ti的相互固溶度增大,α-Ti相的残余量减少,1400℃烧结的W-Ti合金中部分富Ti固溶体发生了共析转变。合金的致密度和维氏硬度均随烧结温度的升高先增大后减小,在1300℃时有最大值,分别达99.4%和6.3 GPa。

SPS烧结W-10Ti合金的组织和性能

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了W-10Ti合金。通过扫描电镜和能谱分析了合金的微观组织,利用Den Broeder方法计算了合金的互扩散系数,测试了合金的密度和显微硬度,并与真空烧结的合金进行了对比。结果表明:与真空烧结相比,SPS烧结的合金组织均匀,富钛相少且细小,W在富钛相中的固溶度和Ti在富钨相中的固溶度都有所增加,且Ti在富钨相中的固溶度增加得更多。W-Ti合金的互扩散系数与W的摩尔浓度有一定的依赖关系,随着W摩尔浓度的升高呈先减小后增大趋势,SPS烧结的合金互扩散系数比真空烧结高出2个数量级。SPS法制备的W-Ti合金相对密度为96.1%,显微硬度HV0.05为5.21 GPa。