【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金，尤其涉及一种高强高韧铝钕合金靶材及其制备方法和应用。
技术介绍
1、合金靶材是一种在物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)等镀膜工艺中，作为原子或分子来源的关键材料。它由两种或两种以上的金属、或金属与非金属元素，经熔炼、烧结等工艺制成，以铝为基础，添加其他元素。如al-nd合金靶材，nd含量≥3wt％时，能抵抗加热中有害半球状小丘形成，还对电子电阻率影响小，适用于大尺寸tft-lcd面板。虽然al-nd合金靶材在一定程度上提高了铝的耐热性，但当工艺温度超过其承受范围时，仍可能出现突起等问题，影响薄膜的质量和性能。在高于350℃的工艺温度下，需要较高含量的钕才能避免突起，但这会导致薄膜的电阻率增加，无法满足实际应用要求。随着钕含量的增加，合金的电导率会降低，这对于一些对导电性能要求较高的应用场景来说是不利的。比如在电子器件的电极层制备中，过高的电阻率可能会导致信号传输延迟、功耗增加等问题。除此之外，al-nd合金本身可能具有一定的脆性，在受到外力冲击或热应力作用时，容易发生脆性断裂。
2、如cn103184419a公开了一种铝钕合金靶材的生产方法，其包括(1)将铝锭和金属钕块切割成细条，表面超声波清洗，烘干，称量装炉，将炉体抽真空，氧化铝坩埚升温至800-1000℃，真空中频感应熔炼，停电、铜质水冷模浇铸铸锭，随炉冷，破真空取锭；(2)高温消除铸造应力并成分均匀化退火处理，然后将铝钕合金锭表面车削扒皮、切头部缩孔；(3)加热至350-600℃进行热锻打，直至合金厚度为15-30mm；(4)加
3、如cn104152765a公开了一种镁-锂-铝-钕合金，按质量计由以下组分组成：li：8.97-9.36％；al：3.2-3.45％；nd：0.4-2.75％；不可避免杂质≤0.3％；其余为镁；该镁合金由以下方法制得：首先按配比选取原材料并混合熔炼得合金熔体；然后水冷合金熔体得到铸态镁合金；接着将铸态镁合金升温至250-300℃并保温8-10小时；最后挤压加工得成品。本专利技术向mg-li合金中加入一定量的稀土nd，熔炼时nd在固液界面前富集，产生成分过冷，抑制晶粒长大，从而细化晶粒；该申请进一步向合金中加入适量的al，熔炼过程中al与nd形成高熔点、高热稳定性的al2nd和al11nd3化合物相，该相在热加工过程中钉扎晶界和位错，阻碍动态再结晶晶粒的长大，进一步细化晶粒。但是该申请的合金导电性能仍有待提高。
4、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高强高韧铝钕合金靶材及其制备方法和应用，本专利技术提供的铝钕合金靶材具有优异的强度和韧性，并且其电学性能优异。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术实施方式提供了一种高强高韧铝钕合金靶材，包括以下按重量份组分：nd：1.67％-4.56％；cu：1.45％-2.58％；mg：3.12％-5.16％；ti：3.23％-5.34％；sr：2.45％-4.12％；磷掺杂石墨炔：6.56％-8.56；余量为al。
4、在一种优选的实施方式中，所述合金靶材包括以下按重量份组分：nd：2.5％-4.0％；cu：1.8％-2.4％；mg：3.5％-5.0％；ti：3.8％-5.0％；sr：2.8％-4.0％；p掺杂石墨炔：7％-8；余量为al。
5、本专利技术中通过多种元素的复配有效提高了合金的强度、韧性、以及耐高温性能，避免了合金本身的脆性导致其在受到外力冲击或热应力作用时发生脆性断裂。
6、具体的，在改善强度方面，nd、cu、mg、ti在铝中经适当热处理后，会分别形成如al11nd3、al2cu、al12mg17、al3ti等金属间化合物。这些细小且弥散分布的第二相粒子，在合金变形时成为位错运动的障碍，使位错难以滑移，极大增加了塑性变形所需外力，从而协同强化合金强度。即本专利技术复配的元素同时存在时，时效析出过程相互影响，形成更复杂、尺寸更小的析出相，强化效果远超单一元素。并且，cu、mg、sr元素部分会溶入铝基体形成固溶体，引发不同程度晶格畸变。多元素共同造成的畸变区域相互交织，对位错的阻碍作用远强于单一元素，就像在原本顺畅的道路上设置了更多、更复杂的路障，让位错移动愈发艰难，合金强度随之提升。
7、在改善韧性方面，nd、ti、sr都是出色的晶粒细化剂。nd原子在凝固前沿偏聚阻碍晶粒生长；ti能形成tial3等异质形核核心；sr在铝液中改变原子扩散机制，促使形核。三者共同作用，让铝合金晶粒尺寸大幅减小，晶界面积显著增多。细小晶粒使裂纹扩展路径弯折多变，裂纹扩展需消耗更多能量，韧性得以提升。而mg有较好的延展性，适量的mg溶入合金，能在受力时局部发生塑性变形，缓解应力集中，避免裂纹过早萌生。与此同时，其他元素细化的晶粒结构，为应力分散提供了更多通道，二者相辅相成，维持合金的韧性。
8、在改善耐高温性能方面，nd、ti的化合物稳定性高，高温下不易分解。它们分布在晶界和晶粒内，像焊点一样牢牢锁住晶界，抑制晶界滑移与晶粒长大，保持合金组织结构稳定。而cu、mg元素形成的析出相，在较高温时仍可阻碍位错运动，多相协同，使合金在高温环境下力学性能衰减变慢。此外，mg、sr元素在合金表面易形成致密氧化膜。高温有氧环境里，这层膜隔绝氧气，减缓合金内部进一步氧化，防止因氧化劣化带来的性能衰退，辅助提升合金耐高温性能。
9、在一种优选的实施方式中，所述磷掺杂石墨炔的具体制备方法如下：
10、s1，将乙炔气体通入氯化亚铜氨溶液中，反应后过滤洗涤干燥得到固相物，将固相物、六溴苯、四(三苯基膦)钯和甲苯混合后反应，反应后洗涤干燥后得到前驱体，将前驱体在氮气保护下进行加热反应，得到石墨炔；
11、s2，将石墨炔与磷酸混合，接着在氩气气氛下进行反应，反应结束后冷却洗涤干燥研磨过筛得到磷掺杂石墨炔。
12、在一种优选的实施方式中，步骤s1中，所述固相物、六溴苯、四(三苯基膦)钯和甲苯的质量比为1：(0.4-1.3)：(0.4-1.1)：(15-40)。
13、在一种优选的实施方式中，步骤s1中，所述反应的条件为：在40-100℃下回流反应24-72h，后在50℃-90℃下浓缩至干。
14、在一种优选的实施方式中，步骤s1中，所述加热反应的条件为：温度300℃-600℃，时间为24-36h。
15、在一种优选的实施方式中，步骤s2中，所述石墨炔和磷酸的质量比为1：(50-100)。
16、在一种优选的实施方式中，步骤s2中，所述反应的条件为：在400-800℃下煅烧2-4h。
17、在一种优选的实施方式中，步骤s2中，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强高韧铝钕合金靶材，其特征在于，包括以下按重量份组分：Nd：1.67％-4.56％；Cu：1.45％-2.58％；Mg：3.12％-5.16％；Ti：3.23％-5.34％；Sr：2.45％-4.12％；磷掺杂石墨炔：6.56％-8.56；余量为Al。
2.根据权利要求1所述的高强高韧铝钕合金靶材，其特征在于，所述合金靶材包括以下按重量份组分：Nd：2.5％-4.0％；Cu：1.8％-2.4％；Mg：3.5％-5.0％；Ti：3.8％-5.0％；Sr：2.8％-4.0％；P掺杂石墨炔：7％-8；余量为Al。
3.根据权利要求1或2所述的高强高韧铝钕合金靶材，其特征在于，所述磷掺杂石墨炔的具体制备方法如下：
4.根据权利要求3所述的高强高韧铝钕合金靶材，其特征在于，步骤S1中，所述固相物、六溴苯、四(三苯基膦)钯和甲苯的质量比为1：(0.4-1.3)：(0.4-1.1)：(15-40)。
5.根据权利要求3所述的高强高韧铝钕合金靶材，其特征在于，步骤S1中，所述反应的条件为：在40-100℃下回流反应24-72h，后在50℃
6.根据权利要求3所述的高强高韧铝钕合金靶材，其特征在于，步骤S2中，所述石墨炔和磷酸的质量比为1：(50-100)。
7.根据权利要求3所述的高强高韧铝钕合金靶材，其特征在于，步骤S2中，所述反应的条件为：在400-800℃下煅烧2-4h；
8.一种如权利要求1-8任一项所述的高强高韧铝钕合金靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的高强高韧铝钕合金靶材的制备方法，其特征在于，所述球磨的条件为：加入原料粉末2-4wt％的乙醇，以500-800rpm球磨30-60min；
10.一种如权利要求1-8任一项所述的高强高韧铝钕合金靶材在制备导电层或阻挡层中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高强高韧铝钕合金靶材，其特征在于，包括以下按重量份组分：nd：1.67％-4.56％；cu：1.45％-2.58％；mg：3.12％-5.16％；ti：3.23％-5.34％；sr：2.45％-4.12％；磷掺杂石墨炔：6.56％-8.56；余量为al。
2.根据权利要求1所述的高强高韧铝钕合金靶材，其特征在于，所述合金靶材包括以下按重量份组分：nd：2.5％-4.0％；cu：1.8％-2.4％；mg：3.5％-5.0％；ti：3.8％-5.0％；sr：2.8％-4.0％；p掺杂石墨炔：7％-8；余量为al。
3.根据权利要求1或2所述的高强高韧铝钕合金靶材，其特征在于，所述磷掺杂石墨炔的具体制备方法如下：
4.根据权利要求3所述的高强高韧铝钕合金靶材，其特征在于，步骤s1中，所述固相物、六溴苯、四(三苯基膦)钯和甲苯的质量比为1：(0.4-1.3)：(0.4-1.1)：(15-...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦启栋，王青松，包东雷，王晓龙，
申请(专利权)人：东莞市塔基特靶材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。