CN100557055C

CN100557055C - 钼合金

Info

Publication number: CN100557055C
Application number: CNB2006100066644A
Authority: CN
Inventors: H·-H·赖斯; T·福尔歇; K·安德森
Original assignee: HC Starck Hermsdorf GmbH
Current assignee: QSIL Metals Hermsdorf GmbH
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2026-01-23
Also published as: CN1818114A; JP2006249578A; DE102005003445B4; US20060172454A1; EP1683883A1; TW200639261A; EP1683883B1; DE102005003445A1; ATE510037T1

Abstract

本发明涉及一种钼合金及其在用于高温用途的金属基底材料的用途。特别地，本发明涉及用于高功率要求的旋转阳极X射线管的阳极圆盘的由钼合金组成的金属基底材料，用于生产这种材料的工艺和使出这种材料生产阳极圆盘的工艺。此外本发明还涉及由钼合金构成的溅射靶和用于产生该溅射靶的工艺。

Description

钼合金

技术领域

本发明涉及一种钼合金及其用于高温用途的金属基底材料的用途。特别地，本发明涉及用于高功率要求的旋转阳极X射线管的阳极圆盘的由钼合金组成的金属基底材料，用于生产这种材料的工艺和使用这种材料生产阳极圆盘的工艺。

此外本发明还涉及由钼合金构成的溅射靶和用于产生该溅射靶的工艺。

背景技术

已知在这种类型系统中的阳极圆盘经受极端的热和机械应力。因此这些零件由高熔点金属钨、钼和铼的合金制造。为了增加热容量，通常将石墨衬垫作为热容焊接到背面上。X射线活性层由具有极高负荷容量的铼钨合金制备。

制造通常由如下步骤的粉末冶金路径进行：粉末制备、层压、烧结、锻造和整饰。更多的最新发展集中在由涂覆方法施加X射线活性层。

金属基材对于组分的功能化很重要，在金属基材的一面上施加了X射线活性层而在其另一面上施加了石墨。

这种基材通常由TZM制备，TZM是钼与钛、锆和碳化合物分散熔合。这些添加物在晶粒边界阻塞位错运动，其一方面抑制由直到1600℃的提前重结晶引起的在钼中称为二次晶粒生长的极端脆化特性，同时也造成直到这些温度范围在强度性质上的显著改善。

类似效果可以由使用钼和钨的置换型固溶体实现。

对于早期胸部肿瘤X射线管由粉末冶金制备具有铌添加物的钼阳极圆盘也是已知的。

分散体合金具有有限的可能用途。如果足够的热能被引入到所述系统中，出现热力学条件以克服由分散位于晶粒边界的杂质颗粒引起的位错运动阻塞。在特定情况下伴随着二次晶粒生长的提前重结晶是不可避免的结果。与这相关的是强度的显著损失，特别是该材料屈服点的下降，这明显超过了由热引起的机械载荷。这种过程可以在高于1600℃的温度范围内在TZM中观察到。

除了高耐热性、真空性能和导热性之外，钼合金和基底材料的蠕变性对于本申请也是很重要的。

如上所述，大的旋转阳极圆盘可以用石墨衬底。在这些过程中采用高达1900℃或者更高的焊接温度，这导致上述热力学作用。

在该管插入件中，所述圆盘经受以高达15000转/分的转速在超过1600℃的基底温度下的极端切向应力和因此是抗张应力。在这些条件下开始蠕变过程，虽然其没有导致在长期使用中破坏圆盘，但仍然达到超过0.3％的值。尽管这只是微观蠕变，却是显著超过所述焊接点的延伸性质的值。发生了石磨衬垫的分离，因此旋转阳极失效且X射线管被破坏，带来高经济损失。

另一方面是真空性能。所述被引入到TZM中的分散体中的合金元素终究是杂质，其可能损害管真空。特别地，碳长期扩散到圆盘表面可能导致管失效。

相对于纯的钼，钼和钨的置换型固溶体合金带来显著优点。然而，所述最佳效果仅能在较高的钨含量时才能观察到。这意味着：一方面质量显著增加，而另一方面导热性显著损失。此外，TZM看来在其作用上优于这种组合。

迄今为止，钼和铌的置换型固溶体的应用仅能在早期胸部肿瘤应用中受到有限的认可。这可能归因于铌对氢的反应性。然而氢气氛在用粉末冶金处理钼时几乎是不可避免的。经证实，克服了这些问题的由粉末冶金制备的钼-铌合金在其高耐温性质方面次于TZM。

原则上，在熔融状态中制备具有铌的钼合金是已知的(CH 328506)，但是这些技术方案基于与本发明完全不同的目标，即为了实现热成形性质。这些出版物也没有提到锆，而铌与钒和钛以等同的位置被提及，钒和钛在本发明中不起作用。

还已知在生产钼半成品期间在熔融状态中添加约0.02重量％的无定形硼和数倍于该数量的硅，以实现细的晶粒结构和延展性(DD 288509)。

发明内容

本发明的目标在于提供一种用于高温应用的钼合金，其可以有利地用作金属基底材料的原材料，从而生产用于高功率要求的旋转阳极X射线管的阳极圆盘和生产溅射靶。

这一目标通过由包含94-99重量％的钼、0.5-6重量％的铌和0.01-1重量％的锆的钼合金来实现。

优选地，所述钼合金由95-98重量％的钼、1-5重量％的铌和0.04-0.5重量％的锆组成，更优选地，由95-97重量％的钼、2-4重量％的铌和0.05-0.2wt％的锆组成，最优选地，由95-97重量％的钼、3-4重量％的铌和0.05-0.2重量％的锆组成。

根据本发明的钼合金的特征在于，在置换型固溶体中铌主要与钼结合。优选地，超过95重量％的铌在置换型固溶体中与钼结合。根据本发明，该钼合金的特征在于锆显示出阻塞晶粒边界的分散。

根据本发明，所述钼合金是非常纯的，因此，具有至少99.95％、在某些情况下至少99.99％、在其他情况下至少99.999％的纯度。

根据本发明，所述钼合金由熔融冶金(高温冶金)制备。

在熔融状态中制备的合金的硬化基本上归因于微应力的状态，其潜在地由在最优化组成范围内钼和铌之间的热膨胀系数差产生。另一方面，由粉末冶金制备的同样组成的材料是不等效的。

根据本发明的钼合金用于生产真空用途的高温材料，优选用于生产旋转阳极X射线管的旋转圆盘的金属基底材料。根据本发明的金属基底材料的优点在于：通过改善X射线旋转阳极圆盘的金属基材的材料，改进了在增加热和机械应力(较高转速)的条件下这些X射线旋转阳极圆盘的使用寿命和由此改进了装有这些圆盘的X射线设备的使用寿命。根据本发明的金属基材显示出改善的蠕变性能。金属基材的蠕变过程由DIN EN 1606测定达到低于0.3的值，优选低于0.2，更优选低于1.5。在特定情况下，金属基底材料不显示出蠕变过程。

因此本发明提供了一种由钼合金构成的金属基底材料。

本发明还提供了用于生产金属基底材料的工艺，其中初始化合物(例如钼和铌金属)在高真空下进行熔融。

已知元素周期表的V A和VI A亚族(钒、铌、钽、铬、钼和钨)的高熔点金属的铸造结构是极粗颗粒的，这可能导致在铸造状态中晶界强度不足。该问题通过微量熔入无定形硼得以克服，无定形硼以不超过0.02重量％，优选以0.001-0.02重量％的量加入到进料中，其有助于在熔融过程中的成核和脱氧，大部分在真空熔炼中蒸发并通常仅能在熔融产物中定性地检测到。

当然，不可能通过粉末冶金向这种新基底材料上施加铼-钨合金或者其他合适材料的X射线活性层(聚焦路径)。因此，通过适当的涂覆方法，优选通过真空等离子体喷涂进行施加。

特别是当晶界强度没有由于在晶界表面上的不受欢迎的填隙式杂质而降低时，所述新合金能展示出其与在用作高功率X射线管中的旋转阳极圆盘的基底材料的特定使用条件下的高温强度有关的所需性能。当以下面方式控制生产条件，即使得确保残余碳和残余氧质量含量均低于30、优选低于10ppm时，达到了最好的结果。

根据本发明的钼合金具有下列优点：

-该合金在直到1700℃的温度范围内在二次重结晶稳定性、抗拉强度、屈服点和延伸率方面具有相当于TZM的高温性质。

-在高于1800℃的温度范围，该材料在这些性质上优于TZM，

-在高温下超过1800℃的高温退火对于微观蠕变特性没有显著影响。在用于所需应用的容许范围内所述值显著低于TZM的值，

-由于缺少杂质，特别是氧和碳，该材料的高真空性能特别好，

-尽管该材料的导热率由于金属物理学因素而稍劣于TZM的导热性，优点仍然大大超过这些不利。

-在生产和回收中，所述熔融冶金技术和再加工的可能性提供了明显的成本优势。

根据本发明的钼-铌-锆材料不仅适合用作在高功率X射线管中的旋转阳极圆盘用基底材料，而且可以用于溅射靶。

在很多情况下，溅射靶，尤其是包含钼的溅射靶，具有带不均匀晶粒织构的锻造显微结构，其可能在不同溅射靶之间改变。这些“不均匀性”导致薄膜被不均匀地沉积在基材和设备，特别是平板显示器上，使得这些设备不能最佳地运行。

在其他情况下，基于钼的溅射钯使用传统的热机械加工步骤来生产。不幸的是，这一方法通常导致非均匀的晶粒大小和织构。在所述溅射靶中的不均匀性通常导致不具备在大多数半导体和光电应用中所需的一致性的溅射薄膜。

根据本发明的金属基底材料有利地用于溅射靶。

因此，本发明也提供了钼合金溅射靶，其具有细的、均匀晶粒大小以及基本上不存在织构带和从该高纯度靶的中心到边缘的贯穿厚度梯度的均匀织构。

如在本文中所用的，术语“带”是指在出现在沿着溅射靶的表面的条或图案中的晶粒或者织构、晶粒大小或者晶粒取向的不均匀性。如在本文中使用的术语“贯穿厚度梯度”是指从靶边缘到靶中心移动时晶粒或织构、晶粒大小或晶粒取向的变化。

本发明提供了一种管形溅射靶及其制造方法。该方法涉及使用钼合金粉末作为原材料并将其结合到基本上完全致密的管形制品中。所述钼合金粉末是由研磨根据本发明的钼合金来制备的。所制备的管形具有细的、均匀的晶粒大小，和基本上完全均匀的织构，且不会由管到管变化。

此外，本发明还涉及通过如下步骤制备管形溅射靶的方法：

A)将钼合金粉末放入模具中，并在2200-2760巴的压力下压制该粉末，和在1785-2175℃的温度下烧结经压制的片，以形成坯段；

B)取出该坯段的中心以形成具有内径ID_I和外径OD_I的管状坯段；

C)加工该管状坯段以形成具有内径ID和外径OD_f的加工坯段，使得OD_I和OD_f之间的比至少为3∶1；和

D)在815-1375℃之间的温度下热处理该管状坯段。

根据本发明，管形溅射靶通过如下步骤形成：压制和烧结钼合金粉末以形成坯段，取出该坯段的中心，加工该坯段，并热处理该坯段以形成管形溅射靶。

通常，将钼合金粉末装入模具中和在至少1120巴、在有的情况下至少2100巴和在其他情况下至少2200巴的压力下压制该粉末。所述粉末也可以在高达2760巴、在有的情况下高达2900巴和在其他情况下直到2450巴的压力下压制。在模具中钼合金粉末可以在任何上述压力下或者在介于任何上述压力范围的压力下压制。

此外，当所述经压制坯段在模具中烧结时，其在至少1785℃、在某些情况下至少1800℃和在其它情况下至少1850℃的温度下烧结。经压制的坯段也可以在高达2200℃、在某些情况下高达2175℃和在其他情况下至少2150℃的温度下烧结。在模具中经压制的钼坯段可以在任何上述温度下或者在介于任何上述温度范围的温度下烧结。

等压地进行粉末的压制。

所述粉末在惰性气体如氩或者真空中烧结。

附图说明

图1示出了根据本发明的材料在1600℃下退火处理后放大的结构照片。

图2示出了根据本发明的材料在1900℃下退火处理后放大的结构照片。

图3示出了取出了中心部分的坯段的横截面示意图。

图4示出了坯段挤出的示意图。

具体实施方式

如图3所示，该固结坯段的中心通过钻孔取出，使得ID_I小于最终管形的内径。选择OD_I使得垂直于坯段长度的横截面面积的缩小率最少为3∶1，在有的情况下至少为3.5∶1，在其他情况下至少为4∶1。垂直于坯段长度的横截面积的减少也可以高达12∶1，在某些情况下高达10∶1和在其他情况下高达8∶1。优选地，垂直于坯段长度的横截面积减少是4.9∶1或更高。

加工该管形坯段以形成具有内径ID和外径OD_f的经加工坯段，使得OD_I对OD_f的比率如上所述。

如图4所示，所述管形坯段通过挤出该坯段进行加工。该坯段以如上所述的横截面积缩小率(通过由OD_I变化为OD_f产生)挤出。该坯段长度可以是可变的。产品形状ID通过利用拉延工具控制。

所述管状坯段可以在至少925℃，在有的情况下至少950℃和在其他情况下至少1000℃的温度下挤出。该管状坯段也可以在高达1370℃、在某些情况下高达1260℃和在其他情况下高达1175℃的温度下挤出。该管状坯段可以在任何上述温度下或者在介于任何上述温度范围的温度下挤出。

在加工该坯段后，在至少815℃，在有的情况下至少925℃，在有的情况下至少950℃和在其他情况下至少1000℃的温度下对其进行热处理。该热处理也可以在高达1375℃、在某些情况下高达1260℃和在其他情况下高达1175℃下进行。该热处理可以是在任何上述温度下或者介于任何上述温度范围之间进行。

在本发明的一个具体实施方案中，该热处理在1250-1375℃的温度下进行。

在本发明的另一个具体实施方案中，该热处理在815-960℃的温度下进行。本发明的管形溅射靶的特别优点在于其均匀织构。该溅射靶是完全重结晶的和无应变的。

其中完全没有织构带。本发明区别于现有技术的特征在于：细的、均匀的晶粒大小和贯穿管厚度和沿着管长度的织构均一性。

这些特征使得在溅射操作期间得到更均匀的薄膜淀积。

由此，本发明提供了一种具有均匀和精细织构和晶粒结构的溅射靶。在本发明的具体实施方案中，晶粒大小至少为22μm，在有的情况下至少45μm。然而，更重要的是，平均晶粒大小不大于125μm，在有的情况下不大于90μm和在其他情况下不大于65μm。

本发明还提供了一种圆盘形的溅射靶及其制造方法。

本发明的具体实施方案还涉及一种用于制备圆盘形溅射靶的新方法，其产生的性能优于目前现有技术中已知的性能。这种制造方法包括使用钼合金粉末作为原材料和将其结合到基本上完全致密的板状制件中。本发明的按照如下所述通过多向热机械加工工艺制备的板具有在整个板上基本上均匀的细的均匀晶粒大小和织构。

在本发明的一个具体实施方案中，该板具有基本上无带和基本上无任何贯穿厚度梯度的织构。

由此，在第一步骤A)中将钼合金粉末装入模具中和在至少1000巴、在有的情况下至少2000巴和在其他情况下至少2500巴的压力下压制该粉末。该粉末也可以在高达2750巴的压力下压制。在模具中钼合金粉末可以在任何上述压力下或者在介于任何上述压力范围的压力下压制。

此外，钼合金粉末在模具中被压制后在至少1785℃的压力下烧结。该粉末也可以在高达2175℃和在一些情况下至少2200℃的温度下烧结。经压制的钼合金工件可以在任何上述温度下或者在介于任何上述温度范围的温度下在模具中烧结。

在本发明的一个具体实施方案中，等压地进行压制。在本发明的另一个具体实施方案中，压制粉末在惰性气体或真空中烧结。这样，钼合金金属粉末可以置于压模中，等压地压制并随后将经压制的片在氢中烧结以形成横截面积可为最终溅射靶的所需靶横截面积大小的1.5-4倍、有时2-3倍和在一个具体实施方案中为2.4倍的横截面积的坯段。换句话说，该坯段具有直径D_o。

随后该坯段可以在挤出前预热到至少900℃，在有的情况下至少925℃和在其他情况下至少950℃的温度。该坯段也可以预热到高达1260℃，有的时候1225℃和在其他情况下高达1175℃的温度。该预热温度可以是在任何上述值或者介于任何上述值范围之间。

如图4所示，所述坯段被挤出以形成直径为D₂的挤出坯段，使得在横截面积的缩小率(D_o∶D₂)最少为2.5∶1、在有的情况下至少3∶1和在其它情况下至少3.5∶1。该缩小率也可以为高达12∶1、在有的情况下10∶1和在其它情况下高达8∶1。该缩小率可以是任何上述值或者介于任何上述值之间。该坯段长度可以是可变的。

为了制备用于镦锻的挤出坯段，该坯段经受第一热处理步骤。该热处理步骤通常提供应力消除。第一热处理在至少800℃、在有的情况下至少815℃，在有的情况下至少830℃和在其他情况下至少850℃的温度下进行。第一热处理也可以在高达960℃，在有的情况下高达930℃和在其他情况下高达900℃的温度下进行。该第一热处理步骤的温度可以是任何上述值或者介于任何上述值之间。

在本发明的一个具体实施方案中，该坯段被切成一定长度，使得该坯段的纵横比(长度/直径)小于或者等于2.0，在有的情况下小于或者等于1.6。

在第一次热处理后和在镦锻前，将所述经热处理的挤出坯段预热到至少900℃、在有的情况下至少925℃、在有的情况下至少950℃、在有些情况至少975℃的温度和在其他情况下至少1000℃的温度。该经热处理挤出的坯段也可以预热到高达1300℃，在有的情况下高达1260℃和在其他情况下高达1200℃和在有些例子中高达1150℃的温度。在镦锻前，所述经热处理的挤出坯段可以预热到上述任何温度或者介于任何上述温度之间。

该挤出坯段的镦锻可以在至少800℃，在有的情况下至少900℃，在其他情况下至少925℃和在有些情况下至少950℃的温度下进行。该挤出坯段的镦锻也可以在高达1300℃，在有的情况下高达1260℃，在有的情况下高达1200℃，在有的情况下高达1100℃和在其他的情况下高达1000℃的温度进行。所述锻造温度使得该坯段可被锻造形成具有如上所述直径D_f的锻造坯段。该锻造温度可以是任何上述温度或者介于任何上述温度之间。

在锻造后，该锻造坯段经受第二热处理步骤。第二热处理步骤是重结晶步骤，其提供无应变的等轴晶粒结构。第二热处理在至少1200℃、在有的情况下至少1250℃和在有的情况下至少1275℃，和在其他情况下在至少1300℃的温度下进行。第二热处理也可以在高达1400℃，在有的情况下高达1375℃和在其他情况下高达1350℃的温度下进行。该第二热处理步骤的温度可以是任何上述值或者介于任何上述值之间。

如上所述，第二热处理在提供具有无应变的等轴晶粒结构的坯段的温度和时间内进行。这样，在第二热处理后，提供了完全重结晶和无应变的坯段。

取出镦锻期间被中心圆盘(CD)损伤的材料。被中心圆盘损伤的材料通常不能用作靶材料。溅射靶从所述坯段切开。一旦该中心圆盘损伤的材料被取出，该坯段的整体可以用作靶。

在本发明的一个实施方案中，提供了一种具有均匀和细粒织构和晶粒结构的溅射靶。在本发明的一个具体实施方案中，晶粒大小至少为22μm，在有的情况下至少65μm。然而，更重要的是，平均晶粒大小不大于125μm，在有的情况下不大于90μm和在其他情况下不大于65μm，该平均晶粒大小由电子背散射衍射方法测定。如果所述晶粒大小太大和/或不均匀，由溅射本发明的溅射靶形成的薄膜将不具备所需的均匀织构和/或膜厚度。在本发明溅射靶中的晶粒大小可以是任何上述值或者介于上述任何值之间。

另外，本发明提供了一种溅射方法，由此任何上述溅射靶经受溅射条件和由此被溅射。

任何合适的溅射方法可用于本发明。合适的溅射方法包括但不局限于磁控溅射、脉冲激光器溅射、离子束溅射、三极管溅射和它们的结合。

以下，本发明根据例子更加详细地得以说明。图1和2示出了根据本发明的材料在不同温度下退火处理后放大的结构照片。钼-铌-锆固溶体的准均匀结构变得清楚起来。可以看出，甚至高温处理也没有导致任何二次晶粒生长。这样，根据本发明的技术方案的作用得以证实。各个元素可以用合适方法定性和定量地测定。

本发明提供了一种用于真空中高温应用的钼-铌-锆合金。

在本发明的一个具体实施方案中，起始材料钼和铌(进料)在电子轰击炉中熔融以获得锭。为了避免在电子束熔炼期间的氧化，向该进料中添加高达300ppm、优选高达200ppm、特别优选高达100ppm的硼。随后所得锭用合适的成形工艺例如挤出、棒料挤压、锻造和热处理(退火)进行加工。热处理在1300-1500℃，优选1350-1450℃，特别优选1380-1400℃进行。在成形和热处理后，所述半成品通过成形过程例如锻造、辊压或研磨被加工成用于高温应用的基材。

如果基底材料要成为旋转阳极圆盘，则要向其表面施加X射线活性层。这些可以用传统方法，例如，但不局限于，真空等离子体喷涂或感应真空等离子体喷涂完成。因此，该X射线活性层可由任何合适的材料构成，并通常是钨-铼层。

所得零件用传统方法例如钻孔、研磨、车削或磨削加工成旋转阳极圆盘。

在一具体实施方案中，该零件通过包括下列步骤的工艺加工成旋转阳极圆盘：

1)车削

2)研磨

3)钻孔，和

4)磨削。

在加工圆盘后，进行热处理以形成在图1中用光学显微术示出的均匀、完全重结晶的结构。该热处理在1400-1800℃、优选1500-1700℃、特别优选1550-1650℃、极优选1550-1600℃进行。该阳极圆盘继之在1800-2000℃、优选1850-1950℃下热处理，导致以形成完整的钼-铌固溶体为特征的结构，图2。

根据本发明的金属基底材料显示相对比较均匀和完全重结晶的结构。如果晶粒大小分布横跨所述基底材料的所有平面的表面上的差异小于30％和在横跨所述基底材料的任何厚度的晶粒分布差异小于30％，则结构是均匀的，所述平面选自与所述基底材料的厚度垂直的平面和与所述基底材料的厚度呈对角方向的平面。

以下，本发明通过参照实施例进行进一步地详述，其中实施例是仅用于理解根据本发明的原理，而不应理解为对本发明的限制。

实施例1

-准备96.5kg钼、3.45kg铌和0.05kg锆作为进料，

-向这些进料中添加100ppm质量的硼，

-所述进料在电子轰击炉中熔融，

-所得锭通过在1350℃下挤出和退火加工，

-所述半成品通过在1500℃下锻造和退火加工成用于旋转阳极圆盘的基材，

-通过真空等离子体喷涂工艺向这些基材上施加钨-铼层，

-所得零件通过按下列顺序的步骤加工成旋转阳极圆盘：

1)车削

2)研磨

3)钻孔，和

4)磨削，

-继之以在1600℃热处理2小时，所述旋转阳极圆盘的基材的特征在于在附图1中以光学显微术示出的相对均匀、完全重结晶的结构，其中显示了平均晶粒大小，

-继之以在1900℃下热处理1小时，

-该基质的结构的特征在于形成了完整钼-铌固溶体，

-在基质结构中可以探测到相对均匀的锆和硼，

-残余碳质量含量低于10ppm，

-残余氧质量含量低于10ppm。

实施例2

-准备97.5kg钼、2.45kg铌和0.05kg锆作为进料，

-所述进料在电子轰击炉中熔融，

-所得锭通过在1450℃下挤出和退火加工，

-所述半成品通过在1450℃下锻造和退火加工成用于旋转阳极圆盘的基材，

-通过真空等离子体喷涂工艺向这些基材上施加钨-铼层，

-所得零件通过按下列顺序的步骤加工成旋转阳极圆盘：

1)车削

2)研磨

3)钻孔，和

4)磨削，

-继之以在1550℃下热处理2小时，该旋转阳极圆盘基材的特征在于相对均匀和完全重结晶的结构，

-继之以在1850℃下热处理1小时，

-该基质的结构的特征在于完整钼-铌固溶体的形成，

-在基质结构中可以探测到相对均匀的锆，

-残余的碳质量含量小于10ppm，

-残余的氧质量含量小于30ppm。

实施例3

-准备96.99kg钼、3.0kg铌和0.01kg锆作为进料，

-向这些进料中添加50ppm质量的硼，

-所述进料在电子轰击炉中熔融，

-所得锭通过在1350℃下挤出和退火加工，

-通过真空等离子体喷涂工艺向这些基材上施加钨-铼层，

-所得零件通过按下列顺序的步骤加工成旋转阳极圆盘：

1)车削

2)研磨

3)钻孔，和

4)磨削，

-继之以在1650℃下热处理2小时，该旋转阳极圆盘基材的特征在于相对均匀和完全重结晶的结构，

-继之以在1950℃热下处理1小时，

-该基质的结构的特征在于形成了完整钼-铌固溶体，

-在基质结构中可以探测到相对均匀的锆和硼，

-残余的碳质量含量小于10ppm，

-残余的氧质量含量小于15ppm。

Claims

1.钼合金，其包含94-99重量％的钼、0.5-6重量％的铌和0.01-1重量％的锆，其中残余碳和残余氧含量各自低于30质量ppm。

2.如权利要求1所述的钼合金，其特征在于，在置换型固溶体中铌主要与钼结合。

3.如权利要求1或2所述的钼合金，其特征在于，在置换型固溶体中超过95重量％的铌与钼结合。

4.如权利要求1或2所述的钼合金，其特征在于，锆显示出阻塞晶粒边界的分散体。

5.如权利要求1或2所述的钼合金，其具有至少99.95％的纯度。

6.如权利要求1或2所述的钼合金，其特征在于，残余碳和残余氧含量各自低于10质量ppm。

7.如权利要求1或2所述的钼合金，其特征在于该钼合金由熔融冶金制备。

8.权利要求1-7中任一项所述的钼合金用于制备真空应用的高温材料的用途。

9.由权利要求1-7中任一项所述的钼合金构成的金属基底材料。

10.用于制备权利要求9的材料的工艺，其特征在于，所述组分的熔融在高真空中进行。

11.如权利要求10所述的工艺，其特征在于，向用于熔融的进料组分中添加0.001-0.02重量％的无定形硼。

12.如权利要求10或11所述的工艺，其特征在于，所述铸造结构以本身已知的方式通过退火和/或成形来均匀地重结晶。

13.如权利要求10或11所述的工艺，其特征在于，在整个生产阶段以如下方式控制条件，即使得在各种情况下成品中残余碳和残余氧质量含量保持低于30ppm。

14.如权利要求13所述的工艺，其特征在于，所述残余碳和残余氧质量含量保持低于10ppm。

15.如权利要求9所述的金属基底材料用于旋转阳极X射线管的阳极圆盘或者用于溅射靶的用途。

16.包含权利要求9的金属基底材料的用于旋转阳极X射线管的阳极圆盘。

17.用于生产权利要求16的用于旋转阳极X射线管的阳极圆盘的工艺，其特征在于，X射线活性层通过真空等离子体喷涂或者感应真空等离子体喷涂施加。

18.如权利要求17所述的工艺，其特征在于，所述X射线活性层包括铼-钨合金。

19.包含权利要求9的金属基底材料的溅射靶。

20.如权利要求19所述的溅射靶，具有细的、均匀晶粒大小以及基本上不存在织构带和从高纯度靶的中心到边缘的贯穿厚度梯度的均匀织构。

21.如权利要求20所述的溅射靶，其中所述细的、均匀的平均晶粒大小不大于125μm。

22.如权利要求19所述的溅射靶，具有选自管形、圆形、方形和矩形的形状。

23.一种制备管形溅射靶的方法，该方法包括：

A)将权利要求1-7中任一项的钼合金粉末置于模具内和在2200-2760巴的压力下压制该粉末和在1785-2175℃的温度下烧结经压制的片，以形成坯段；

C)加工该管状坯段以形成具有内径ID和外径OD_f的经加工坯段，使得OD_I和OD_f的比率至少为3∶1；和

D)在815-1375℃的温度下热处理该管状坯段。

24.如权利要求23所述的方法，其中在A)中的压制等压地进行。

25.如权利要求23所述的方法，其中在A)中的粉末在惰性气体或者真空中烧结。

26.如权利要求23所述的方法，其中ID大于ID_I。

27.如权利要求23所述的方法，其中C)中的加工包括在925-1260℃的温度下挤出管状坯段。

28.如权利要求23所述的方法，其中C)中的加工包括旋转锻造所述管状坯段。

29.如权利要求23所述的方法，其中在D)中的热处理后，所述溅射靶是完全重结晶和无应变的。

30.如权利要求23所述的方法，其中在D)中的热处理在1250-1375℃进行。

31.如权利要求23所述的方法，其中在D)中的热处理是在815-960℃进行。

32.如权利要求23所述的方法，具有不超过125μm的平均晶粒大小。

33.可由权利要求23-32中任一项的方法获得的管状溅射靶。

34.一种溅射方法，包括使权利要求20的溅射靶经受溅射条件和由此溅射该靶。

35.如权利要求34所述的方法，其中所述溅射通过使用选自磁控溅射、脉冲激光器溅射、离子束溅射、三极管溅射和它们的组合的溅射方法进行。

36.一种溅射方法，包括使权利要求19-22中任一项的溅射靶经受溅射条件和由此溅射该靶。

37.一种制备圆盘形溅射靶的方法，该方法包括：

A)将权利要求1-7中任一项的钼合金粉末放入模具中，并在2000-2500巴的压力下压制该粉末，和在1780-2175℃的温度下烧结经压制的片，以形成直径为D_o的坯段；

B)挤出该坯段以形成直径为D₂的挤出坯段，使得D_o与D₂的比率为3∶1-5∶1。

C)施加第一次热处理以在900-1300℃的温度下挤出该坯段；

D)在870-1200℃的温度下镦锻经挤出的坯段，以形成直径为D_f的锻造坯段，使得D_f与D₂的比率为1.5∶1-3∶1；和

E)在1200-1400℃的温度下对该锻造坯段施加第二次热处理。

38.如权利要求37所述的方法，其中在A)中的压制等压地进行。

39.如权利要求37所述的方法，其中在A)中的粉末在惰性气体或者真空中烧结。

40.如权利要求37所述的方法，其中在E)中的第二次热处理后，所述溅射靶是完全重结晶和无应变的。

41.如权利要求37所述的方法，还包括步骤F)，即从经热处理的锻造坯段切割圆盘形部分，以提供圆盘形溅射靶。

42.可按照权利要求37-41中任一项的方法获得的圆盘形溅射靶。

43.一种溅射方法，包括使权利要求42的溅射靶经受溅射条件和由此溅射该靶。

44.如权利要求43所述的方法，其中所述溅射通过使用选自磁控溅射、脉冲激光器溅射、离子束溅射、三极管溅射和它们的组合的溅射方法进行。

45.如权利要求42所述的溅射靶，具有不超过65μm的平均晶粒大小。