(即硅球所占成分太多)、或者鎢粉和硅粉的混合時(shí)間太長(zhǎng)，均會(huì)造成硅球之間發(fā)生碰撞的幾率增加，過(guò)多碰撞會(huì)使娃球表面因磨損而大量脫落，并摻雜入混合粉末中。大量的娃球脫落表面會(huì)造成混合后混合粉末中鎢粉和硅粉的質(zhì)量之比較混合前發(fā)生較大的變化，造成最終形成的鎢硅靶材中鎢和硅的質(zhì)量之比無(wú)法達(dá)到要求。
[0049]如果混合粉末和硅球的質(zhì)量之比太大(即硅球所占成分太少)、或者鎢粉和硅粉的混合時(shí)間太短，均會(huì)無(wú)法起到較佳的攪拌效果，造成鎢粉和硅粉不能充分、均勻混合。
[0050]在本實(shí)施例中，混合粉末和硅球的質(zhì)量之比為1:1至4:1，鎢粉和硅粉的混合時(shí)間為20h至26h，這樣不僅能夠使鎢粉和硅粉充分、均勻地混合，而且還能避免以下問(wèn)題發(fā)生:在機(jī)械混合過(guò)程中大量的硅球脫落表面造成混合后混合粉末中鎢粉和硅粉的質(zhì)量之比較混合前發(fā)生較大的變化，造成最終形成的鎢硅靶材中鎢和硅的質(zhì)量之比無(wú)法達(dá)到要求。
[0051]在一個(gè)具體實(shí)施例中，混合粉末和娃球的質(zhì)量之比為3:1，媽粉和娃粉的混合時(shí)間為24ho
[0052]在其他實(shí)施例中，所述混粉工藝也可以為濕混工藝。濕混工藝是:將混合粉料與一定的液體混合并裝入混粉機(jī)中，由混粉機(jī)將混合粉料與液體混合成漿料，然后，將漿料烘干以得到混合粉末。
[0053]干混工藝相對(duì)于濕混工藝具有以下優(yōu)點(diǎn):工藝更為簡(jiǎn)單，步驟較少，避免了因過(guò)多步驟而引入其他雜質(zhì)，確保鎢硅靶材純度較高、性能良好。
[0054]執(zhí)行步驟S3:利用冷壓工藝對(duì)混合粉末進(jìn)行致密化處理，以形成鎢硅靶材坯料。
[0055]在本步驟中，首先，將上述步驟S2制得的混合粉末置于模具內(nèi)；然后，向模具內(nèi)的混合粉末施加一定的壓力，并持續(xù)施壓一定的時(shí)間，以將模具內(nèi)的混合粉末壓實(shí)，得到圖2所示的鎢硅靶材坯料10 ;鎢硅靶材坯料10成型后，將鎢硅靶材坯料10從模具(未圖示)取出。經(jīng)過(guò)致密化處理之后，混合粉末被預(yù)壓成型為具有一定形狀、尺寸和致密度的鎢硅靶材坯料10。在本實(shí)施例中，鎢硅靶材坯料10為圓盤(pán)狀。在其他實(shí)施例中，鎢硅靶材坯料10也可以被壓成其他形狀，如棱柱狀。
[0056]如圖2所示，在本實(shí)施例中，利用冷等靜壓(Cold Isostatic Pressing，CIP)工藝對(duì)混合粉末進(jìn)行致密化處理以形成鎢硅靶材坯料10，包括:將上述步驟S2制得的混合粉末置于冷等靜壓機(jī)的模具內(nèi)，設(shè)置所述冷等靜壓機(jī)的冷等靜壓溫度為常溫，用液體或氣體向模具內(nèi)的混合粉末施加一定的壓力(將該壓力定義為冷等靜壓壓力)，并持續(xù)施壓一定的時(shí)間(將該時(shí)間定義為冷等靜壓時(shí)間)，以將混合粉末壓制成鎢硅靶材坯料10 ;鎢硅靶材坯料10成型后，將鎢硅靶材坯料10從冷等靜壓機(jī)的模具取出。需說(shuō)明的是，在冷等靜壓工藝中，對(duì)混合粉末施加的是各向均等的冷等靜壓壓力。
[0057]在冷等靜壓壓力作用下，壓實(shí)處理后的混合粉末開(kāi)始產(chǎn)生塑性形變，隨著施加冷等靜壓壓力時(shí)間的延長(zhǎng)，壓實(shí)處理后的混合粉末塑性形變的幅度也增加，導(dǎo)致壓實(shí)后的混合粉末的錯(cuò)位密度大幅度增加，并且產(chǎn)生鎢原子和/或硅原子之間的迀移。鎢、硅原子的迀移是在表面張力作用下實(shí)現(xiàn)的，鎢、硅原子的迀移可能通過(guò)鎢、硅原子之間的錯(cuò)位滑移、攀移、擴(kuò)散、擴(kuò)散蠕變等多種機(jī)制完成。其中，鎢、硅原子的擴(kuò)散起主要作用，冷等靜壓工藝中鎢、硅原子的擴(kuò)散使有的混合粉末的顆粒間以點(diǎn)接觸，有的粉末顆粒相互分開(kāi)并保留著較多的空隙。隨著冷等靜壓工藝時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，開(kāi)始產(chǎn)生粉末顆粒間的鍵連和重排過(guò)程，這時(shí)粉末顆粒因重排而相互靠攏，晶粒長(zhǎng)大，粉末顆粒之間的空隙的總體積迅速減少，粉末顆粒之間的晶界面積逐漸增加，當(dāng)混合粉末聚集形成鎢硅靶材坯料時(shí)，冷等靜壓工藝停止。
[0058]冷等靜壓工藝參數(shù)決定了經(jīng)致密化處理后獲得的鎢硅靶材坯料的致密度。冷等靜壓工藝參數(shù)包括:冷等靜壓溫度、冷等靜壓壓力及冷等靜壓時(shí)間。在本實(shí)施例中，所述冷等靜壓溫度為常溫。
[0059]所述冷等靜壓壓力越大，混合粉末中的顆粒堆積越緊密，顆粒之間的接觸面積越大，冷等靜壓工藝的執(zhí)行時(shí)間越短。反之，若冷等靜壓壓力不足，則混合粉末難以在常溫下致密成型。若所述冷等靜壓時(shí)間太短，則混合粉末難以在常溫下致密成型；若所述冷等靜壓時(shí)間太長(zhǎng)，易造成工藝成本浪費(fèi)。
[0060]經(jīng)過(guò)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造性研究，在本實(shí)施例中，所述冷等靜壓工藝具體參數(shù)為:設(shè)置所述冷等靜壓機(jī)的冷等靜壓溫度為常溫、冷等靜壓壓力大于等于150MPa、冷等靜壓時(shí)間為1min至30min。在此冷等靜壓工藝參數(shù)下制得的媽娃革E材的致密度約為60%。
[0061]在一個(gè)具體實(shí)施例中，冷等靜壓壓力為180MPa或200MPa，冷等靜壓時(shí)間為20min。
[0062]在其他實(shí)施例中，也可以不采用冷等靜壓工藝對(duì)混合粉末進(jìn)行致密化處理以形成鎢硅靶材坯料。例如，在冷壓工藝中可以向混合粉末施加單向壓力或雙向壓力(兩個(gè)壓力的方向相反)，以將混合粉末壓實(shí)成鎢硅靶材坯料。具體地，首先，將混合粉末封裝于模具中，模具的尺寸根據(jù)最終待形成鎢硅靶材的尺寸來(lái)選擇。在將混合粉末裝入模具中時(shí)，應(yīng)保證平面度在2_以下，也就是在裝入的時(shí)候注意攤平混合粉末使其在模具內(nèi)盡量平整。攤平混合粉末后，將模具的上壓頭蓋在混合粉末上方。然后，將壓柱抵靠在模具的上壓頭后再向下移動(dòng)，以壓實(shí)模具內(nèi)的混合粉末。
[0063]與施加單向壓力或雙向壓力的冷壓工藝相比，由冷等靜壓工藝制得的鎢硅靶材的致密度提高了 5?15倍，且鎢硅靶材坯料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)更為均勻。
[0064]執(zhí)行步驟S4:將鎢硅靶材坯料置于包套內(nèi)，利用熱等靜壓工藝對(duì)包套內(nèi)的鎢硅靶材坯料進(jìn)行致密化處理。
[0065]在利用熱等靜壓工藝對(duì)鎢硅靶材坯料進(jìn)行致密化處理之前，還包括對(duì)包套進(jìn)行抽真空的步驟，其作用在于去除包套內(nèi)的氣體，為包套內(nèi)營(yíng)造出一個(gè)真空、干燥、潔凈的空間，防止在后續(xù)熱等靜壓工藝中鎢硅靶材會(huì)與包套內(nèi)的氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)致使鎢硅靶材含有雜質(zhì)。
[0066]如圖3所示，具體地，在抽真空步驟中，首先，將鎢硅靶材坯料10置于包套20內(nèi)后，封死包套20，并從包套20上引出脫氣管21，脫氣管21與包套20內(nèi)連通；然后，將脫氣管21與真空設(shè)備(未圖示)相連，開(kāi)啟所述真空設(shè)備以對(duì)包套20進(jìn)行抽真空；進(jìn)行所述抽真空后，封死脫氣管21，使得包套20內(nèi)始終維持在真空環(huán)境。
[0067]在本實(shí)施例中，包套20采用厚度為1.0mm?2.0mm的低碳鋼焊接成型。包套20可以通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)，例如CAD，使其形狀滿(mǎn)足鎢硅靶材的形狀，之后將無(wú)縫管材或板材經(jīng)拼接焊在一起形成。該包套20 —般包括包套本體與蓋體，脫氣管21從蓋體上引出。
[0068]在本實(shí)施例中，開(kāi)啟所述真空設(shè)備以對(duì)包套20進(jìn)行抽真空的過(guò)程中，包套20置于加熱爐(未圖示)內(nèi)，開(kāi)啟所述真空設(shè)備以對(duì)包套20進(jìn)行抽真空包括:不啟動(dòng)所述加熱爐，在常溫下對(duì)包套20進(jìn)行抽真空，直至包套20內(nèi)的真空度達(dá)到2 X 10 3Pa ;包套20內(nèi)的真空度達(dá)到2X 10 3Pa后，啟動(dòng)所述加熱爐，以將包套20加熱至250°C至500°C并保溫3h至4h，在一個(gè)具體實(shí)施例中，將包套20加熱至350°C或500°C并保溫3h ;在包套20加熱、以及保溫過(guò)程中仍對(duì)包套20進(jìn)行抽真空，使包套20內(nèi)的真空度維持在2X10 3Pa以上。在包套20加熱、以及保溫過(guò)程中仍對(duì)包套20進(jìn)行抽真空的作用是:將鎢硅靶材坯料10中所含的液態(tài)雜質(zhì)蒸發(fā)成氣態(tài)后，使其從包套20內(nèi)排出，為包套20內(nèi)營(yíng)造出一個(gè)真空、干燥、潔凈的空間。
[0069]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將包套20加熱至250°C至500°C并保溫3h至4h，且在包套20加熱、以及保溫過(guò)程中仍對(duì)包套20進(jìn)行抽真空時(shí)，可以保證包套20內(nèi)的雜質(zhì)基本上被排出。
[0070]如圖4所示，在熱等靜壓(Hot IsostaticPressing，簡(jiǎn)稱(chēng)HIP)工藝中，將容納有鎢硅靶材坯料10的包套20置于高溫高壓密封的熱等靜壓爐(未圖示)中，以高壓惰性氣體(通常為氬氣)或氮?dú)鉃榻橘|(zhì)，對(duì)需進(jìn)一步致密化的鎢硅靶材坯料10施加各向均等靜壓力。
[0071]熱等靜壓工藝可以進(jìn)一步消除鎢硅靶材坯料10的內(nèi)部空隙，提高了鎢硅靶材的致密度。另外，利用熱等靜壓工藝制得的鎢硅靶材的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)更為均勻、且晶粒尺寸更為細(xì)小，不存在宏觀(guān)偏析的問(wèn)題。
[0072]下面結(jié)合熱等靜壓工藝的原理來(lái)闡述本發(fā)明中鎢硅靶材坯料形成