【摘要】：高純鋁是指純度達(dá)到99.8%以上的純鋁制品,本文使用的母材一是高純鋁(純度為99.999%)添加了0.5%銅的合金,母材二是5083鋁合金。本文研究了高純度Al0.5%Cu與5083鋁合金的焊接接頭在不同工藝下的成形規(guī)律、力學(xué)性能、組織分析以及成分演化等,對電子束焊接接頭在濺射靶材中的應(yīng)用進(jìn)行了研究并提出了改善措施。Al0.5%Cu-5083電子束焊接接頭焊縫均勻,熔寬為2mm,熔深達(dá)到20mm。具有較大的深寬比,焊縫截面呈釘子狀形貌,焊接結(jié)合良好。焊縫與Al0.5%Cu的熱影響區(qū)存在明顯分界線,這種無過渡區(qū)的接頭組織通常結(jié)合性能較弱,斷裂也易發(fā)生在該區(qū)域。5083母材與焊縫之間的過渡區(qū)界面質(zhì)量良好。焊接接頭的平均硬度為60HV,母材Al0.5%Cu平均硬度為33HV,母材5083平均硬度為83HV。接頭硬度介于母材Al0.5%Cu和5083之間,服役硬度要求高于高純鋁母材Al0.5%Cu材料,實際硬度滿足靶材的使用性能要求。接頭的抗拉強度要求高于50MPa,實際抗拉強度達(dá)到70MPa,滿足服役要求。斷裂位置位于焊接接頭,在Al0.5%Cu側(cè)的熔合區(qū)。母材Al0.5%Cu的晶粒大小為50-60μm,母材5083晶粒大小為75-90μm,而熔池焊縫區(qū)頂部的晶粒大小為40-50μm,接頭晶粒細(xì)化且明顯小于母材晶粒。由于束流在厚度的方向上發(fā)生衰減,所獲接頭焊縫中心處的組織在熔池頂部和底部表現(xiàn)出不一致。母材中的合金元素因為熔化對流,焊縫區(qū)各元素含量均介于Al0.5%Cu和5083鋁合金成分之間。Cu元素的在熔池頂部的對流較底部更為強烈,Mg元素在熔池頂部燒損最為嚴(yán)重,含量較低的元素變化趨勢不明顯。將焊接接頭按濺射靶材的制作要求進(jìn)行電子束焊接,發(fā)現(xiàn)在收束處存在釘尖缺陷,導(dǎo)致氦泄漏檢測合格率偏低,僅有70%。用偏轉(zhuǎn)收束角度的工藝進(jìn)行缺陷的控制,雖有改善,仍不符合靶材制造要求;用偏移收束位置的工藝進(jìn)行改善,效果良好,焊接接頭均能滿足靶材制造的要求。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG457.14;TN43
【圖文】：

圖 1-1 半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)鏈濺射靶材是在半導(dǎo)體芯片加工鏈中重要的耗材之一，是芯片內(nèi)的配線材純金屬經(jīng)過塑性變形，管控金屬內(nèi)晶粒和晶向達(dá)到濺射要求，通過物理氣積濺射到基底硅片上，濺射后的鍍層對于導(dǎo)電性、膜厚度的均勻性、疲勞、電遷移性能都有嚴(yán)格要求。濺射靶材是形成超大集成電路芯片的內(nèi)數(shù)萬的金屬配線的基礎(chǔ)，涉及多種材料和工藝，特別是未來電子元器件往更小，高效化，集成化的趨勢發(fā)展，電子薄膜的要求也越來越高，對于形成薄濺射靶材要求也越來越高。靶材的符合性和適用性關(guān)系芯片的質(zhì)量和行業(yè)展。但是長期起來，半導(dǎo)體等高端制造業(yè)設(shè)計和生產(chǎn)，一直被美國、日本公斷，目前能生產(chǎn)半導(dǎo)體用濺射靶材的只有這兩個國家的公司，我國半導(dǎo)體業(yè)所需靶材，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。隨著中美貿(mào)易摩擦加劇，美國對中國的高端限制已經(jīng)越來越明顯，半導(dǎo)體芯片行業(yè)更要加大發(fā)展力度，并且要自主研加強創(chuàng)新，才能在西方各國圍剿的情況下，異軍突起，打破壟斷，為中國治久安奠定基礎(chǔ)。

需要進(jìn)行控制。電子束焊接是一種高能束流焊接方式，屬于高能束流，焊接工作原理如圖1-2 所示。電子束焊接時加熱功率大，電子束功率在幾百千瓦，但是斑點卻非常小，因此所有能量聚焦到斑點處是，斑點處的功率密度非常大，是其他電弧焊的幾百倍；電子束焊接利用先進(jìn)的軟件及編程技術(shù),可以做到精準(zhǔn)快速的焊接,這些優(yōu)點是目前其它焊接方式所不能比擬的，例如激光焊接利用透鏡和反射鏡

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張瑜;溫家伶;;10Ti鋼CO_2保護(hù)焊接頭性能的研究[J];武鋼技術(shù);1987年02期

2 田錫唐;鐘國柱;郭海丁;黃立德;陳紹庚;徐淑敏;;鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)法蘭焊后逐點擠壓矯形工藝的研究[J];焊接;1988年02期

3 彭蔭堂;尚東;;拖拉機用快換接頭[J];拖拉機;1988年03期

4 陸文雄;孫咸;王寶;;30MnNbXt鋼組合匹配接頭性能的研究[J];太原工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1988年03期

5 中國建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所鋼筋接頭研究組;粗直徑螺紋鋼筋套筒壓結(jié)接頭[J];施工技術(shù);1989年04期

6 余寶海,成亞男;焊縫多次返修對接頭性能影響的試驗研究[J];壓力容器;1989年01期

7 徐平;翟攀攀;張?zhí)旌?董新平;;盾構(gòu)隧道襯砌管片接頭彎曲剛度類指數(shù)模型研究[J];巖土力學(xué);2018年S2期

8 石好男;王繼輝;張桂明;;復(fù)合材料L型接頭的損傷與破壞模式研究[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2019年03期

9 馮靜,王玉,陳中中;淺談用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測摩擦焊接頭性能[J];大眾科技;2005年08期

10 姚為;吳愛萍;鄒貴生;任家烈;;塑性變形條件對擴散焊接頭性能的影響[J];焊接;2006年10期

相關(guān)會議論文 前9條

1 回麗;王巖;王磊;周松;張瑩瑩;;鋁鋰合金攪拌摩擦焊接頭性能研究[A];第16屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會議會議程序冊[C];2012年

2 王若愚;李大東;陸鑫;;U71MnH軌接頭熱處理后硬度和組織不合原因分析[A];中國鐵道學(xué)會材料工藝委員會、工務(wù)委員會2018年鋼軌使用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2018年

3 粘向川;杜家政;;6N01鋁合金在不同焊接位置時的接頭性能分析[A];北京力學(xué)會第二十四屆學(xué)術(shù)年會會議論文集[C];2018年

4 程東海;陳益平;胡德安;朱富強;;結(jié)合線伸入對電阻焊接頭性能的影響[A];第十五次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

5 張杰;周玉;楊世偉;奈賀正明;;連接工藝對Cu-Zn-Ti釬料釬焊氮化硅陶瓷接頭性能的影響[A];第十一次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];2005年

6 周仲強;王焱琳;顧偉平;朱俊杰;劉志東;;高頻焊H型鋼接頭性能試驗研究[A];第十五屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2015年

7 張偉;王磊;王曉暉;;3A21與6063異種鋁合金攪拌摩擦焊接頭性能分析[A];2011年機械電子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

8 李海賓;陳鎧;肖榮詩;陳樹君;;熱成形硼鋼激光焊接與電阻點焊接頭性能對比研究[A];第14屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

9 陳樹君;夏羽;于洋;盧振洋;;鋁合金與不銹鋼磁脈沖焊接初探[A];第十六次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 周仲強 王焱琳;高頻焊H型鋼接頭性能試驗研究[N];建筑時報;2015年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 石俊秒;ZrC-SiC陶瓷與TC4鈦合金釬焊工藝及機理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

2 劉積厚;Cu/Sn/Cu超聲輔助TLP連接機理及接頭力學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

3 宋波;Mg/Al異種合金攪拌摩擦連接材料流動及接頭性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

4 商喬;攪拌摩擦焊接與加工AZ31鎂合金的組織、織構(gòu)和力學(xué)性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

5 王綠原;Mg-Gd-Y-Zr合金激光焊接接頭組織性能調(diào)控研究[D];上海交通大學(xué);2017年

6 張志函;AA2024攪拌摩擦焊接頭局部—全局力學(xué)性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

7 范以撒;溫度濕度對車用聚氨酯粘接劑靜態(tài)強度的影響研究[D];吉林大學(xué);2018年

8 楊敏;Si_3N_4/Inconel600部分液相擴散連接研究[D];山東大學(xué);2003年

9 王義峰;氧化鋁與鎳鋁合金表面生長晶須及釬焊接頭組織與性能[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

10 費鑫江;鋼—鋁異種金屬激光加熱輔助攪拌摩擦焊數(shù)值模擬和試驗研究[D];湖南大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 章錦濤;2024鋁合金攪拌摩擦焊接頭焊后電脈沖處理工藝研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

2 李昊岳;Al_2O_3/不銹鋼釬焊接頭組織及應(yīng)力調(diào)控機制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

3 張炎鑫;大厚度差異鋁合金攪拌摩擦焊搭接成形與接頭承載評價[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

4 吳莘揚;第二代高溫超導(dǎo)帶材接頭的軸向電機械性能及氧擴散特性研究[D];上海交通大學(xué);2017年

5 賈銀磊;彎曲載荷下復(fù)合材料帽形接頭的設(shè)計及優(yōu)化分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

6 鄭文翔;靶材高純鋁和5083鋁合金電子束焊接工藝及接頭性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

7 王曉陽;ZTA陶瓷與TC4鈦合金空氣反應(yīng)釬焊工藝及機理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

8 張峰;鈦/鋼電子束焊接工藝與接頭腐蝕機理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

9 閔桃源;小井眼鉆具接頭力學(xué)行為分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)研究[D];西南石油大學(xué);2018年

10 張星yN;超聲波輔助Zr基非晶態(tài)合金低溫連接工藝及機理研究[D];武漢理工大學(xué);2018年

本文編號：2731038