Чаши из тугоплавких металлов - RU2006137650A

Реферат

1. Способ изготовления чаши, предусматривающий

(a) разрезание болванки, содержащей компонент из тугоплавкого металла, в первую заготовку;

(b) подвергание штамповке-высадке первой заготовки и таким образом формование второй заготовки;

(c) подвергание второй заготовки первой стадии отжига в вакууме или инертном газе до первой температуры, которая является достаточно высокой, чтобы вызвать, по меньшей мере, частичную рекристаллизацию второй заготовки, и таким образом формование отожженной второй заготовки;

(d) повторную штамповку отожженной второй заготовки путем уменьшения диаметра второй заготовки и таким образом формование третьей заготовки;

(e) подвергание третьей заготовки штамповке-высадке и таким образом формование четвертой заготовки;

(f) повторную штамповку четвертой заготовки путем уменьшения диаметра четвертой заготовки и таким образом, формование пятой заготовки;

(g) подвергание пятой заготовки второй стадии отжига пятой заготовки до температуры, которая является достаточно высокой, чтобы вызвать по меньшей мере частичную рекристаллизацию пятой заготовки;

(h) подвергание штамповке-высадке пятой заготовки и таким образом, формование шестой заготовки;

(l) подвергание шестой заготовки третьей стадии отжига и таким образом, формование отожженной шестой заготовки;

(j) раскатывание отожженной шестой заготовки в пластину посредством подвергания отожженной шестой заготовки множеству проходов прокатки; при этом отожженная шестая заготовка претерпевает уменьшение толщины после по меньшей мере одной операции, и отожженную шестую заготовку поворачивают между по меньшей мере одним проходом, и таким образом формование пластины; и

(k) глубокую вытяжку пластины в чащу, таким образом формование чаши; при этом четвертую стадию отжига выполняют либо (1) после стадии (j) до стадии (k), либо (2) после стадии (k),

при этом размеры по меньшей мере одной заготовки или пластины, пригодной для изготовления чаши, заранее определены по методу оценки моделирования конечного элемента, выполненному с помощью компьютера, так что, по меньшей мере, одна заготовка на стадиях (b)-(j) или пластина на стадии (k) имеет размеры, которые, по существу, аналогичны размерам, определенным по методу оценки моделирования конечного элемента, выполненному компьютером.

2. Способ по п.1, в котором первая температура составляет по меньшей мере около 1200°С.

3. Способ по п.1, в котором компонент из тугоплавкого металла выбран из группы, состоящей из (а) ниобия, (b) тантала, (с) сплавов ниобия, (f) сплавов тантала и их комбинаций.

4. Способ по п.1, в котором болванка представляет собой болванку из тантала, имеющую чистоту по меньшей мере 99,99%.

5. Способ по п.1, в котором болванка представляет собой болванку из тантала, имеющую чистоту по меньшей мере 99, 999%.

6. Способ по п.1, в котором болванка представляет собой болванку из тантала, имеющую чистоту по меньшей мере 99,9999%.

7. Способ по п.1, в котором стадию штамповки-высадки (h) выполняют между плоскими штампами с помощью пресса.

8. Способ по п.1, в котором стадию штамповки-высадки (h) выполняют на первой стадии и второй стадии, при этом первая стадия выполняется с плоскими штампами, а вторая стадия выполняется с несколькими ударами с использованием штампов для плоских заготовок, при этом заготовку поворачивают на соответствующий угол между ударами.

9. Способ по п.1, в котором температура первой стадии отжига составляет выше около 1300°С.

10. Способ по п.1, в котором чаша имеет однородный размер зерен, при котором средний размер зерна любого поля микроскопа находится в диапазоне 0,5 единиц ASTM по всему среднему размеру зерен.

11. Способ по п.1, в котором чаша имеет однородный размер зерна, при этом средний размер зерен любого поля микроскопа находится в диапазоне 1 единицы ASTM по всему среднему размеру зерен.

12. Способ по п.1, в котором средний размер зерен находится в диапазоне от около ASTM 4 до около ASTM 6, как указано в стандарте ASTM E112.

13. Способ по п.1, в котором болванка является цилиндрической и имеет диаметр в диапазоне от 150 до 400 мм.

14. Способ по п.1, в котором первая заготовка имеет диаметр, равный диаметру болванки, и отношение длины к диаметру в диапазоне от около 1,5:1 до около 3:1.

15. Способ по п.1, в котором вторая заготовка имеет длину в диапазоне от около 50% своей первоначальной длины до около 70% от своей первоначальной длины.

16. Способ по п.1, в котором третья заготовка имеет диаметр в диапазоне от около 60% диаметра первой заготовки до около 120% диаметра первой заготовки.

17. Способ по п.1, в котором четвертая заготовка имеет длину в диапазоне от около 80% длины второй заготовки до около 120% длины второй заготовки.

18. Способ по п.1, при котором пятая заготовка имеет диаметр в диапазоне от около 60% диаметра первой заготовки до около 120% диаметра первой заготовки.

19. Способ по п.1, в котором шестая заготовка имеет отношение длины к диаметру в диапазоне от около 1:2 до около 1:5.

20. Способ по п.1, в котором пластина имеет диаметр в диапазоне от около 500 мм до около 1 м и толщину в диапазоне от около 6 мм до около 15 мм.

21. Способ по п.1, в котором чаша имеет высоту в диапазоне от около 150 мм до около 500 мм и диаметр в диапазоне от около 100 мм до около 500 мм.

22. Способ по п.1, в котором первую заготовку подвергают истинной деформации, которая составляет от около 0,25 до 0,5 перед первой стадией отжига, и первую стадию отжига выполняют при температуре, которая составляет по меньшей мере около 1300°С.

23. Способ по п.1, в котором вторую заготовку подвергают истинной деформации, которая больше чем около 1 и меньше чем около 2 на стадиях (d), (e) и (f) перед тем, как подвергнуть пятую заготовку второй стадии отжига.

24. Способ по п.1, в котором шестую заготовку подвергают истинной деформации, которая больше чем около 1 и меньше чем около 2, перед третьей стадией отжига.

25. Способ по п.1, в котором пластину или чашу подвергают истинной деформации, которая больше чем около 1, перед четвертой стадией отжига.

26. Способ по п.1, в котором этот способ дополнительно предусматривает стадии предварительного определения типов и размеров несовершенств, которые могли бы выявить по меньшей мере одну заготовку или пластину, непригодную для изготовления чаши, с помощью метода оценки моделирования конечного элемента с использованием компьютера; при этом по меньшей мере одна заготовка на стадиях (b)-(j) или пластина на стадии (k) не имеет по меньшей мере одного несовершенства, определенного, как вредное, по методу оценки моделирования конечного элемента с помощью компьютера.

27. Чаша, изготовленная в соответствии со способом по п.1.

28. Мишень ионного распыления, содержащая (а) чашу, содержащую компонент из тугоплавкого металла; и

(b) кольцо, прикрепленное к чаше; причем чаша изготовлена способом, предусматривающим

(a) разрезание болванки, содержащей компонент из тугоплавкого металла, для получения первой заготовки;

(b) подвергание штамповке-высадке первой заготовки и таким образом формование второй заготовки;

(c) подвергание второй заготовки первой стадии отжига в вакууме или инертном газе до первой температуры, которая является достаточно высокой, чтобы вызвать по меньшей мере частичную рекристаллизацию второй заготовки, и таким образом формование отожженной второй заготовки;

(d) повторную штамповку отожженной второй заготовки путем уменьшения диаметра второй заготовки и таким образом, формование третьей заготовки;

(e) подвергание штамповке-высадке третьей заготовки и таким образом формование четвертой заготовки;

(f) повторную штамповку четвертой заготовки путем уменьшения диаметра четвертой заготовки и таким образом, формование пятой заготовки;

(g) подвергание пятой заготовки второй стадии отжига до температуры, которая является достаточно высокой, чтобы вызвать по меньшей мере частичную рекристаллизацию пятой заготовки;

(h) подвергание пятой заготовки штамповке-высадке и таким образом формование шестой заготовки;

(l) подвергание шестой заготовки третьей стадии отжига и таким образом, формование отожженной шестой заготовки;

(j) раскатывание отожженной шестой заготовки в пластину посредством нескольких проходов прокатки отожженной шестой заготовки, при этом отожженная шестая заготовка претерпевает уменьшение толщины после по меньшей мере одного прохода, и отожженную шестую заготовку поворачивают между по меньшей мере одним проходом операции, и таким образом формование пластины; и

(k) глубокую вытяжку пластины в чашу, таким образом формование чаши; при этом четвертую стадию отжига выполняется либо (1) после стадии (j) перед стадией (k), либо (2) после стадии (1 с),

при этом размеры по меньшей мере одной заготовки или пластины, пригодной для изготовления чаши, предварительно определены по методу оценки моделирования конечного элемента с помощью компьютера, так что, по меньшей мере, одна заготовка на стадиях (b)-(j) или пластина на стадии (k) имеет размеры, которые, по существу, аналогичны размерам, определенным по методу оценки моделирования конечного элемента с помощью компьютера.

29. Мишень ионного распыления по п.28, в которой кольцо приварено к чаше.

30. Мишень ионного распыления по п.28, в которой кольцо изготовлено из компонента тугоплавкого металла или металла, который можно приварить к материалу чаши таким образом, чтобы получить соединение без трещин.

31. Мишень ионного распыления по п.28, в которой кольцо, выполненное из компонента тугоплавкого металла, выбрано из группы, включающей (а) ниобий, (b) тантал, (с) сплавы ниобия, (f) сплавы тантала и их комбинации.

32. Способ, предусматривающий предварительное определение несовершенств по меньшей мере одной заготовки или пластины, непригодной для изготовления чаши по методу оценки моделирования конечного элемента с помощью компьютера.

33. Способ, предусматривающий предварительное определение размеров по меньшей мере одной заготовки или пластины, пригодных для изготовления чаши, по методу оценки моделирования конечного элемента с помощью компьютера.

34. Способ изготовления пластины, предусматривающий

(a) разрезание болванки, содержащей компонент из тугоплавкого металла, для получения первой заготовки;

(b) подвергание штамповке-высадке первой заготовки и таким образом формование второй заготовки;

(c) подвергание второй заготовки первой стадии отжига в вакууме или инертном газе до первой температуры, которая является достаточно высокой, чтобы вызвать по меньшей мере частичную рекристаллизацию второй заготовки, и таким образом формование отожженной второй заготовки;

(d) повторную штамповку отожженной второй заготовки путем уменьшения диаметра второй заготовки и таким образом формование третьей заготовки;

(e) подвергание штамповке-высадке третьей заготовки и таким образом формование четвертой заготовки;

(f) повторную штамповку четвертой заготовки путем уменьшения диаметра четвертой заготовки и таким образом формование пятой заготовки;

(g) подвергание пятой заготовки второй стадии отжига до температуры, которая является достаточно высокой, чтобы по меньшей мере частично рекристаллизовать пятую заготовку;

(h) подвергание штамповке-высадке пятой заготовки и таким образом формование шестой заготовки;

(i) подвергание шестой заготовки третьей стадии отжига и таким образом, формование отожженной шестой заготовки;

(j) раскатывание отожженной шестой заготовки в пластину посредством нескольких проходов прокатки отожженной шестой заготовки, при этом отожженная шестая заготовка претерпевает уменьшение толщины после по меньшей мере одного прохода, и отожженную шестую заготовку поворачивают между по меньшей мере одним проходом, и таким образом формование пластины.

35. Пластина, изготовленная в соответствии со способом по п.34.

36. Способ по п.34, в котором разработка этого способа дополнительно предусматривает стадию предварительного определения размеров внутренней поверхности штампа, используемого для глубокой вытяжки, так что заготовка захватывается между пуансоном и штампом, и, таким образом, ее размерами точно управляют.