Ti-Al合金的成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種T1-Al合金的成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，真空濺鍍是一種常見(jiàn)的制造工藝，真空濺鍍的過(guò)程通常包括:在真空濺鍍?cè)O(shè)備中，電子在電場(chǎng)的作用下加速飛向基片的過(guò)程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氧尚子和電子，電子飛向基片，氧尚子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊革G材，減射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子(或分子)沉積在基片上成膜，而最終達(dá)到對(duì)基片表面鍍膜的目的。
[0003]在真空濺鍍過(guò)程中經(jīng)常會(huì)使用到T1-Al合金靶材。T1-Al合金的成型可通過(guò)粉末冶金成型工藝獲得，粉末冶金燒結(jié)成型工藝一般有兩種:熱壓燒結(jié)(HP)，熱等靜壓成型(HIP)。
[0004]其中熱壓燒結(jié)是將準(zhǔn)備好的粉末裝在特質(zhì)模具中，然后置于真空熱壓爐中，在真空或者惰性條件下，在將粉末加熱的同時(shí)施加一定的外壓力，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間壓制成型，此方法制備的T1-Al合金易出現(xiàn)致密度不夠，內(nèi)部有氣孔能現(xiàn)象。另一種熱等靜壓成型法是將準(zhǔn)備好的粉末裝入一個(gè)準(zhǔn)備好的包套中，然后在一定溫度和真空度下對(duì)包套內(nèi)的粉末進(jìn)行脫氣處理，處理完畢后將裝有粉末的包套放入熱等靜壓爐中進(jìn)行致密燒結(jié)。但是粉末在熱等靜壓成型過(guò)程的收縮比較大，容易導(dǎo)致燒結(jié)過(guò)程中包套出現(xiàn)破裂，燒結(jié)失敗。
[0005]因此，有必要提出一種T1-Al合金的成型方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問(wèn)題是提出一種T1-Al合金的成型方法，以解決現(xiàn)有的種T1-Al靶材的制作過(guò)程中，T1-Al合金的致密度較差的問(wèn)題，并提高T1-Al合金成型的成功率。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種T1-Al合金的成型方法，包括:
[0008]提供T1-Al粉末和包套；
[0009]將T1-Al粉末放置入包套中，進(jìn)行預(yù)壓工藝；
[0010]封閉包套并抽真空；
[0011]對(duì)所述包套內(nèi)T1-Al粉末進(jìn)行熱等靜壓工藝使T1-Al粉末成型，形成T1-Al合金；
[0012]對(duì)所述包套進(jìn)行冷卻并拆除包套取出T1-Al合金。
[0013]可選的，所述包套頂面設(shè)有開(kāi)口，所述預(yù)壓工藝的步驟包括:將一模具壓塊放置于包套頂面的開(kāi)口中，使模具壓塊直接壓在T1-Al粉末上，通過(guò)壓力機(jī)對(duì)模具壓塊施加壓力，所述壓力方向朝向包套內(nèi)的T1-Al粉末；封閉所述包套的步驟包括:在所述包套頂面的開(kāi)口上蓋上一蓋板，并采用氬弧焊接的方式將所述包套與蓋板焊接在一起，使包套封閉。
[0014]可選的，通過(guò)壓力機(jī)對(duì)模具壓塊施加的壓力在800?1200牛頓的范圍內(nèi)。
[0015]可選的，在進(jìn)行預(yù)壓工藝之前，在包套外增加固定模具，在進(jìn)行預(yù)壓工藝的步驟中，所述固定模具將所述包套固定。
[0016]可選的，封閉所述包套并抽真空的步驟包括:將裝有T1-Al粉末的包套進(jìn)行封閉，并從所述包套上引出脫氣管；使抽真空設(shè)備與所述脫氣管相連，并通過(guò)所述脫氣管對(duì)所述包套進(jìn)行抽真空。
[0017]可選的，所述抽真空步驟中的真空度至少達(dá)到2X10 3Pa。
[0018]可選的，在所述抽真空步驟之后，熱等靜壓工藝之前，所述成型方法還包括:對(duì)所述包套進(jìn)行加熱步驟。
[0019]可選的，所述加熱步驟進(jìn)行至溫度達(dá)250°C?350°C后，進(jìn)行保溫步驟，所述加熱及保溫過(guò)程中，持續(xù)抽真空使包套內(nèi)的真空度至少為2X10 3Pa，所述保溫時(shí)間為2?4小時(shí)。
[0020]可選的，所述熱等靜壓工藝具體參數(shù)為:溫度900°C?1100°C，環(huán)境壓強(qiáng)lOOMpa?150Mpa，并在此溫度壓強(qiáng)下保溫3?5小時(shí)。
[0021]可選的，進(jìn)行所述熱等靜壓工藝的步驟中，所述包套的真空度至少為2X10 3Pa。
[0022]可選的，所述包套采用金屬或不銹鋼材料。
[0023]可選的，所述包套包括橡皮包套和金屬包套；
[0024]將T1-Al粉末放置入包套中，進(jìn)行預(yù)壓工藝的步驟包括:將T1-Al粉末放置入橡皮包套中，采用冷等靜壓工藝對(duì)所述橡皮包套進(jìn)行預(yù)壓工藝，使T1-Al粉末壓實(shí)形成T1-Al粉末塊；
[0025]封閉包套并抽真空的步驟包括:在冷等靜壓工藝之后，將所述T1-Al粉末塊從橡皮包套中取出，并放入金屬包套或不銹鋼包套內(nèi)，封閉所述金屬包套或不銹鋼包套并抽真空。
[0026]可選的，采用冷等靜壓工藝，對(duì)所述橡皮包套進(jìn)行預(yù)壓工藝的步驟包括:將所述橡皮包套放入裝有液體的高壓容器中，通過(guò)液體傳遞壓力使對(duì)所述T1-Al粉末壓實(shí)形成T1-Al粉末塊。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):先把T1-Al粉末裝入包套內(nèi)進(jìn)行預(yù)壓工藝，將粉末壓實(shí)，T1-Al粉末已經(jīng)在壓力下收縮，減小了之后熱等靜壓工藝中粉末的收縮量，避免包套出現(xiàn)破損等缺陷；對(duì)所述包套內(nèi)T1-Al粉末進(jìn)行熱等靜壓工藝使T1-Al粉末成型，形成T1-Al合金，之后進(jìn)行冷卻并拆除包套取出T1-Al合金，熱等靜壓的工藝過(guò)程具有壓力均勻性強(qiáng)，使得T1-Al合金的致密度、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的均勻性更好，并減小包套出現(xiàn)破損導(dǎo)致熱等靜壓工藝失敗的風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明提供的T1-Al合金的成型方法的流程圖；
[0029]圖2至圖6是本發(fā)明T1-Al合金的成型方法一實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有的熱壓燒結(jié)(HP)和熱等靜壓成型(HIP)工藝在T1-Al合金的成型過(guò)程中均容易產(chǎn)生缺陷。
[0031]本發(fā)明先把T1-Al粉末裝入包套內(nèi)進(jìn)行預(yù)壓工藝，將粉末壓實(shí)，T1-Al粉末已經(jīng)在壓力下收縮，減小了之后熱等靜壓工藝中粉末的收縮量，避免包套出現(xiàn)破損等缺陷；之后采用熱等靜壓工藝進(jìn)行成型，使得T1-Al合金的致密度、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的均勻性更好，并減小包套出現(xiàn)破損導(dǎo)致熱等靜壓工藝失敗的風(fēng)險(xiǎn)。
[0032]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033]圖1所示為本發(fā)明提供的T1-Al合金的成型方法的流程圖，本發(fā)明T1-Al合金的成型方法大致包括:
[0034]步驟S1，提供T1-Al粉末和包套；
[0035]步驟S2，將T1-Al粉末放置入包套中，進(jìn)行預(yù)壓工藝；
[0036]步驟S3，封閉包套并抽真空；
[0037]步驟S4，對(duì)所述包套內(nèi)T1-Al粉末進(jìn)行熱等靜壓工藝，使T1-Al粉末成型，形成T1-Al合金；
[0038]步驟S5,對(duì)所述包套進(jìn)行冷卻并拆除包套取出T1-Al合金。
[0039]圖2至圖6是本發(fā)明T1-Al合金的成型方法一實(shí)施例的示意圖，以下結(jié)合圖2至圖6，詳細(xì)介紹本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0040]參考圖2，執(zhí)行步驟S1，提供T1-Al粉末100和包套101。在本實(shí)施例中，所述Ti_Al粉末100中，T1-Al的質(zhì)量比在1:1到1:2的范圍內(nèi)，但是本發(fā)明對(duì)T1-Al粉末100中Ti_Al的質(zhì)量比不做限制，T1-Al的質(zhì)量比可以根據(jù)所要形成T1-Al合金中T1-Al的質(zhì)量比進(jìn)行任意調(diào)配。
[0041]本實(shí)施例中，所述包套101的形狀為圓盤(pán)狀，其剖面的形狀如圖3所示為矩形，但是本發(fā)明對(duì)所述包套101的形狀不做限制，在其他實(shí)施例中，可以為方形或球形，本發(fā)明對(duì)此不作限制。
[0042]參考圖3，執(zhí)行步驟S2，將T1-Al粉末100放置入包套101，進(jìn)行預(yù)壓工藝。
[0043]本實(shí)施例中，所述包套101頂部設(shè)有開(kāi)口，所述開(kāi)口用于將T1-Al粉末100放置入包套101內(nèi)部。本發(fā)明對(duì)所述開(kāi)口的形狀和尺寸不做限制。
[0044]本實(shí)施例中，包套101側(cè)壁可以留有一個(gè)孔，用于從所述包套101上引出脫氣管。由于T1-Al粉末100在熱等靜壓成型過(guò)程的收縮比較大，容易導(dǎo)致燒結(jié)過(guò)程中包套出現(xiàn)破裂，燒結(jié)失敗。
[0045]本實(shí)施例中，將T1-Al粉末100放置入包套101內(nèi)之后，采用壓力機(jī)將T1-ΑΙ粉末100進(jìn)行預(yù)壓工藝，使T1-Al粉末100初步成型致密。所述預(yù)壓工藝的步驟包括，將模具壓塊103放置于包套101頂面的開(kāi)口中，使模具壓塊103直接壓在T1-Al粉末100上，通過(guò)壓力機(jī)對(duì)模具壓塊103施加壓力，所述壓力方向朝向包套101內(nèi)的T1-Al粉末100。
[0046]本實(shí)施例中，包套101采用不銹鋼材料制成，不銹鋼材料不容易在加熱中氧化，且硬度和韌性都較好，但是本發(fā)明對(duì)包套101的材料不做限制，在其他實(shí)施例中，所述包套101還可以采用金屬材料，如金屬單質(zhì)或合金制成。
[0047]需要說(shuō)明的是，通過(guò)壓力機(jī)對(duì)模具壓塊103施加的壓力過(guò)大，則可能損傷包套101，或者可能使壓力不均勻的概率增大，通過(guò)壓力機(jī)對(duì)模具壓塊103施加的壓力過(guò)小，則可能T1-Al粉末100在預(yù)壓后仍不夠致密?？蛇x的，在本實(shí)施例中，通過(guò)壓力機(jī)對(duì)模具壓塊103施加的壓力在800?1200牛頓的范圍內(nèi)。但是本發(fā)明對(duì)壓力機(jī)對(duì)模具壓塊103施加的壓力不做限制。在壓力作用下，包套101內(nèi)的T1-Al粉末100被壓實(shí)，T1-Al粉末100的體積縮小。
[0048]需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，為避免在預(yù)壓工藝過(guò)程中，所述T1-Al粉末100溢出包套101，所述模具壓塊103的形狀、尺寸與所述包套101頂部開(kāi)口的形狀、尺寸相匹配，使得在將模具壓塊103放置于包套101頂部的開(kāi)口中后，模具壓塊103與包套101形成密封空間，使得T1-Al粉末100位于密封空間中，不會(huì)溢出包套101之外。
[0049]需要說(shuō)明的是，在其他實(shí)施例中，還可以不在包套101頂面的開(kāi)口中放置模具壓塊103，而是將壓力機(jī)的壓頭直接放置在包套101頂面的開(kāi)口中，對(duì)包套101中的T1-Al粉末100施加壓力，同樣的，壓力機(jī)的壓頭的形狀、尺寸與所述包套101頂部開(kāi)口的形狀、尺寸相匹配，使得在將模具壓塊103放置于包套101頂部的開(kāi)口中后，模具壓塊103與包套101形成密封空間，使得T1-Al粉末100位于密封空間中，不會(huì)溢出包套101之外。
[0050]還需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，在進(jìn)行預(yù)壓工藝之前，在包套101外增加固定模具(未示出)，在預(yù)壓工藝中，所述固定模具將所述包套101固定，對(duì)模具壓塊103施加80?120噸壓力時(shí)，包套101不會(huì)產(chǎn)生位移，確保對(duì)T1-Al粉末100的壓力較為均勻，不會(huì)產(chǎn)生施加于包套101側(cè)面的壓力，使包套101不容易變形。
[0051]需要說(shuō)明的是，在包套101外增加固定模具的步驟可以在提供包套101之后進(jìn)行，也可以在將T1-Al粉末1