化学气相沉积钽及钽钨合金工艺研究

摘要

随着科学技术的发展，加工制造业及军事工业对材料的要求越来越高，常规传统材料由于本身固有的局限，难以满足高科技工业发展对材料的要求。就军工领域而言，特别需要高温高强新材料。 在本研究工作中，以五氟化钽、六氟化钨和氢气为源气体，采用化学气相沉积(CVD)法，制备了难熔金属钽、钨及钽钨合金涂层。研究了工艺参数对钽钨涂层组织、结构和性能的影响，探讨了难熔金属钽、钨沉积机理。 采用热壁化学气相沉积法，在900℃-1200℃均能沉积出钽涂层。显微组织由初始细晶区、杂乱生长区和柱状晶区组成，沉积膜层晶体结构为β-钽。沉积组织结构受沉积温度和源气体中五氟化钽和氢气比例的影响。沉积层的沉积速度随着温度增高而加快。在900℃～1000℃时速度有明显提高，1000℃～1200℃速度上升相对比较缓慢。沉积速度可达每小时沉积纯钨20μm/h。沉积层硬度最高达668.18HV。随温度升高，沉积层硬度下降。但在沉积过程中，五氟化钽利用率偏低，最高只有31％。随沉积温度升高，沉积层过渡层互扩散明显加剧。沉积层显微组织呈柱状晶，沿(110)晶面有一定的择优生长取向。随沉积温度增加，膜层显微组织趋向树枝状，硬度、密度下降。 采用热壁化学气相沉积法，在400℃-900℃均能沉积出钨涂层。沉积组织结构受沉积温度和源气体中六氟化钨和氢气比例的影响。随沉积温度增加，源气体中氢气比例加大，沉积层显微组织由柱状晶向树枝晶及杂乱组织方向变化，使沉积层晶体生长择优取向减弱。钨沉积层具有高纯度(＞99％)和高致密度(＞18g/cm3)。沉积温度为550℃-650℃能获得表面光滑高纯、致密的钨沉积层以五氟化钽、六氟化钨和氢气为源气体，通过化学气相共沉积的方法制备了Ta-W合金涂层。由于气相沉积钽与钨的温度差别很大，基本不存共沉积温度区间。造成化学气相沉积钽钨合金工艺中钨原子沉积生成速度明显快于钽，沉积层中钨的含量很高。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

第2章实验方法

第3章化学气相沉积钽工艺研究与分析

第4章化学气相沉积钽钨合金研究与分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢