铝钬合金靶材定义、特性、制备方法和应用
发布时间：2025-08-29 作者：长沙鑫康新材料 阅读量：10
铝钬合金靶材是一种高性能的铝钬稀土金属合金溅射靶材，具有高耐热性、高硬度与耐磨性。采用真空熔炼法制备，以在各类基板上制备具有特殊功能的薄膜材料。
铝钬合金靶材性能特点
高强度与耐热性：AlEr析出相通过弥散强化机制提高室温及高温强度，再结晶温度提升50–100°C。
耐高耐热性： 钬的加入能显著提高铝基体的再结晶温度和热稳定性。钬与铝形成稳定的金属间化合物（如AlHo₃），这些化合物能有效钉扎晶界，抑制高温下晶粒长大，使薄膜在高温环境下仍能保持优异的性能。
优异的阻隔性能： 铝钬合金薄膜具有非常致密、细小的晶粒结构，能有效阻挡水分、氧气、氢等气体的渗透，以及铜、硅等元素的相互扩散。
良好的电学性能： 相比于纯铝，铝钬合金薄膜具有更高的电阻率，但其导电性仍远优于高电阻率的阻挡层材料（如氮化钽TaN），在需要一定导电性的应用中是一个优势。
高硬度与耐磨性： 金属间化合物的存在使薄膜的机械性能得到增强，硬度更高，更耐磨。
铝钬合金靶材制备方法
原料准备：选用纯度≥99.99%的铝块和钬（Ho）原料，按设计成分（如Al-5wt%Ho）精确配比，钬以中间合金（Al-Ho）形式加入以减少氧化。
真空熔炼：在真空感应炉（真空度≤10?3 Pa）中，先升温至700℃熔化铝，再升温至1500-1600℃使钬完全溶解，电磁搅拌30分钟确保成分均匀。
浇铸：通过氩气吹扫脱气，去除氧化物和气体杂质；将熔体浇铸至水冷铜模中快速冷却，获得细晶铸锭。
均匀化处理：铸锭在500-600℃氩气保护下退火12-24小时，消除枝晶偏析，提高成分均匀性。
热机械加工：将铸锭加热至400-450℃，多道次轧制至目标厚度（如10mm），总变形量≥80%。退火：每道次轧制后于350℃退火1小时，消除应力，避免开裂。
机加工与绑定：通过CNC加工成所需尺寸（如Φ200mm平面靶），绑定至铜背板，终获得高致密、无气孔的靶材。
铝钬合金靶材主要应用领域
半导体与微电子领域：作为阻挡层（Barrier Layer） 或籽晶层（Seed Layer） 材料。
光学镀膜领域：用于沉积特殊的光学涂层，例如激光晶体镀膜（特别是钬激光器相关）、红外光学元件和高级装饰镀膜。
表面工程与防腐涂层：在精密部件上沉积一层薄而致密的铝钬合金薄膜，可以显著提高其在高湿、高盐或高温环境下的耐腐蚀性能和使用寿命。
铝钬合金主要应用领域
航空航天与国防工业：这是铝钬合金具价值的应用领域，对材料的比强度、耐热性和可靠性要求极高。
交通运输工具轻量化：随着新能源汽车和高速列车对轻量化需求的急剧增长，铝钬合金的应用正在拓展。
高端电子工业与光学领域：钬元素具有特殊的磁学和光学性质，这使得铝钬合金在这些领域有独特应用。
高性能体育器材：用于制造顶级竞赛用自行车车架、山地车零部件、棒球棒、登山杖等。这些器材追求极致的重量与强度比，铝钬合金的性能优势可以转化为比赛中的竞争优势。
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