專利名稱：一種高Zr含量的Nb合金及其熔鑄制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種磁控濺射靶材的材料，特別是ー種高Zr含量的Nb合金及其熔鑄制造方法。
背景技術：
Zr含量較高的Nb合金主要用于磁控濺射靶材的生產(chǎn)和加工，作為磁控濺射靶材可以用于材料的氣相鍍膜。磁控濺射的基本原理是在被濺射的靶極(陰極)與陽極之間加ー個正交磁場和電場，在高真空室中充入所需要的惰性氣體(通常為Ar氣)，永久磁鐵在革巴材料表面形成250 350高斯的磁場，同高壓電場組成正交電磁場。在電場的作用下，Ar氣電離成正離子和電子，靶上加有一定的負高壓，從靶極發(fā)出的電子受磁場的作用與工作氣體的電離幾率増大，在陰極附近形成高密度的等離子體，Ar離子在洛侖茲力的作用下加 速飛向靶面，以很高的速度轟擊靶面，使靶上被濺射出來的原子遵循動量轉換原理以較高的動能脫離靶面飛向基片淀積成膜?，F(xiàn)有Zr含量較高的Nb合金生產(chǎn)技術流程復雜，生產(chǎn)成本高,產(chǎn)品質量不穩(wěn)定。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術缺陷，提供ー種高Zr含量的Nb合金及其熔鑄制造方法。本發(fā)明按照下述方案實現(xiàn)
ー種高Zr含量的Nb合金，其中Zr的含量為重量5%_12% ；
ー種高Zr含量的Nb合金的熔鑄制造方法，包括以下步驟
(O將金屬鈮采用電子束、電弧、等離子等熔煉方式提純得到的鑄錠經(jīng)加工得到鈮板或真空燒結提純得到鈮條、鈮棒；
(2)將活性金屬鋯經(jīng)過電弧熔鑄得到鋯錠，再進ー步加工成鋯的棒材或板材；
(3)將Nb材與Zr材依照Zr過量的原則進行配料，控制鋯過量10%_20%，同時將二者進行組配，捆綁，得到熔煉電極；
(4)在真空電子束爐中將電極進行一次熔化，電子束熔化功率為80-300kW，熔速為20-80kg/h, Nb與Zr的組元熔體滴入到熔煉熔池中，同時采用底錠旋轉方式進行熔體的攪拌使合金均勻化，熔鑄成一次合金錠；
(5)將一次合金鑄錠再進行擴徑真空電子束熔煉，電子束熔煉功率為80-300kW，熔速為30-90kg/h ;或將一次合金鑄錠直接進行電弧熔化，同時以電磁攪拌使組分溶體成分混合，使合金均勻化，其熔鑄功率為200-400kW。(6)以電子束熔煉二次錠為電極進行電弧熔化，同時以電磁攪拌使組分熔體充分混合，使合金均勻化，其熔鑄功率為200-400kW。采用本發(fā)明的方法，將Nb的棒、條、板與Zr的棒、條、板組配成特定電極，在真空電子束爐中將電極進行不等徑熔化，并在自耗電弧爐中將各組元都熔化成熔體，并在強烈攪拌下個組分熔體充分混合，有效促使合金的均勻化，避免了合金的嚴重偏祈，使合金更加均勻，保證了合金的使用性能。本發(fā)明的方法操作簡單，エ序較少，投入也較少，成本較低。
具體實施例方式下面結合實例對本發(fā)明的方法作進ー步說明(以NblOZr合金為例)。高Zr含量的Nb合金的熔鑄制造方法，包括將金屬鈮采用電子束形式提純得到鈮 板或經(jīng)其他途徑得到的鈮板或真空燒結提純得到鈮條、鈮棒，將活性金屬鋯經(jīng)過電子束熔鑄或電弧熔鑄得到錯錠，再進ー步加工成錯的棒材或板材。由于Nb與Zr的熔點及在電子束熔煉過程中蒸汽壓的不同，要求配料中Zr適當?shù)倪^量，控制鋯過量10%-20%，，將Nb材與鋯材按照比例進行配料，同時將二者進行組配，捆綁，得到熔煉電扱。在電子束爐中將電極進行一次熔化，電子束熔化功率為80-300kW，熔速為20-80kg/h，Nb與Zr的組元熔體滴入到熔煉熔池中，電子束熔煉中有效的過熱度和高真空可以高效除雜，同時采用底錠旋轉方式進行熔體的攪拌使合金均勻化，熔鑄成一次合金錠；將一次合金鑄錠再進行一次電子束熔煉，電子束熔煉功率為60-300kW，熔速為30-90kg/h。并以電子束熔煉二次錠為電極進行電弧熔化，同時以電磁攪拌使組分熔體充分混合，使合金均勻化，其熔鑄功率為200-400kW，或者直接將電子束熔煉后的一次合金錠為電極進行電弧熔煉，鑄成合金錠即可完成本發(fā)明高Zr含量的Nb合金制備過程。實施例I :
取用電子束提純的熔煉鈮板或鍛軋后的鈮板lOOKg，鋯板13Kg，將鈮板、鋯板進行剪切，鈮板剪切長度為400mm，寬度50mm，將鋯板夾在兩塊鈮板之間，并以此為組進行用鈮絲捆扎，將組配完成的物料在電子束爐中進行第一次熔煉，熔化功率230kW，熔速70Kg/h，。將一次熔煉后的鑄錠再次進行電子束熔煉，熔煉功率300kW，熔速80kg/h，在電子束熔煉過程中保持底錠旋轉和熔池的停留時間，使合金充分熔合、擴散而均勻化，并以電子束熔煉ニ次錠為電極進行電弧重熔，同時以電磁攪拌使組分熔體充分混合，使合金進ー步均勻化，其熔鑄功率為360kW，由此得到高Zr含量的Nb合金鑄錠。實施例2:
取用電子束提純的熔煉鈮板或鍛軋后的鈮板lOOKg，鋯板12Kg，將鈮板、鋯板進行剪切，鈮板剪切長度為400mm，寬度50mm，將鋯板夾在兩塊鈮板之間，并以此為組進行用鈮絲捆扎，將組配完成的物料在電子束爐中進行第一次熔煉，熔化功率230kW，熔速70Kg/h，并以電子束熔煉一次錠為電極進行電弧重熔，同時以電磁攪拌使組分熔體充分混合，使合金進ー步均勻化，其熔鑄功率為360kW，由此得到高Zr含量的Nb合金鑄錠。
權利要求
1.ー種高Zr含量的Nb合金，其中Zr的含量為重量5%_12%。
2.—種高Zr含量的Nb合金的熔鑄制造方法，包括以下步驟 (1)將金屬鈮采用電子束、電弧、等離子等熔煉方式提純得到的鑄錠經(jīng)加工得到鈮板或真空燒結提純得到鈮條、鈮棒； (2)將活性金屬鋯經(jīng)過電弧熔鑄得到鋯錠，再進ー步加工成鋯的棒材或板材； (3)將Nb材與Zr材依照Zr過量的原則進行配料，控制鋯過量10%_20%，同時將二者進行組配，捆綁，得到熔煉電極； (4)在真空電子束爐中將電極進行一次熔化，電子束熔化功率為80-300kW，熔速為20-80kg/h, Nb與Zr的組元熔體滴入到熔煉熔池中，同時采用底錠旋轉方式進行熔體的攪拌使合金均勻化，熔鑄成一次合金錠； (5)將一次合金鑄錠再進行擴徑真空電子束熔煉，電子束熔煉功率為80-300kW，熔速為30-90kg/h ;或將一次合金鑄錠直接進行電弧熔化，同時以電磁攪拌使組分溶體成分混合，使合金均勻化，其熔鑄功率為200-400kW ； (6)以電子束熔煉二次錠為電極進行電弧熔化，同時以電磁攪拌使組分熔體充分混合，使合金均勻化，其熔鑄功率為200-400kW。
全文摘要
一種高Zr含量的Nb合金，其中Zr的含量為重量5%-12%；上述合金的熔鑄制造方法，包括以下步驟(1)將金屬鈮制成鈮板、條、鈮棒；將活性金屬鋯制成棒材或板材；(2)將Nb材與Zr材依照Zr過量的原則進行配料，控制鋯過量15%-19%；(3)在電子束爐中將電極進行一次熔化，熔鑄成一次合金錠；(4)將一次合金鑄錠再進行擴徑電子束熔煉；(5)以電子束熔煉二次錠為電極進行電弧熔化，同時以電磁攪拌使組分熔體充分混合，使合金均勻化。
文檔編號C22C1/02GK102660705SQ20121009904
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權日2012年4月6日
發(fā)明者牟東, 王秋迎, 白掌軍, 聶全新, 頡維平, 黃全亨 申請人:寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司