权利要求

1.一种钼和/或钼合金管状靶材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：提供钼粉和/或钼合金粉末;

S2：将钼粉和/或钼合金粉末进行冷等静压成型，得到管坯，再对管坯进行整形加工，获得纯钼管状压坯和/或钼合金管状压坯;

S3：将纯钼管状压坯和/或钼合金管状压坯单件或多段组装在包套中，然后对包套除气密封;

S4：将除气密封后的包套进行一次热等静压，并通过机加工去掉包套后，获得纯钼管材和/或钼合金管材;

S5：将至少两段的纯钼管材和/或钼合金管材再二次组装在大尺寸管包套内，然后对大尺寸管包套除气密封;

S6：将除气密封后的大尺寸管包套进行二次热等静压，并通过机加工去掉包套后，获得钼和/或钼合金管状靶材。

2.根据权利要求1所述的钼和/或钼合金管状靶材的制备方法，其特征在于，钼粉的费氏粒度为2.5~4.5μm;

和/或，钼合金粉末包括钼粉和合金粉末;

合金粉末包括钛粉、镍粉、铌粉中的一种或多种;

钛粉和铌粉的粒径均为325目~-200目;

镍粉的费氏粒度为3~5μm;

钼粉和合金粉末的纯度均大于99%。

3.根据权利要求2所述的钼和/或钼合金管状靶材的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述钼合金粉末的制备方法包括：将钼粉和合金粉末进行混合，混合采用双运动混料机，在混合过程中通入保护气体，气体压力为1.1-1.2个大气压，混合时间为4-10h;

其中，保护气体为氩气、氮气或氦气。

4.根据权利要求1所述的钼和/或钼合金管状靶材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将钼粉和/或钼合金粉末装入管状模具中进行冷等静压;

所述冷等静压的压力为200-250MPa，保压时间5~15min;

和/或，步骤S2中，所述整形加工是指通过机加工进行整形。

5.根据权利要求1所述的钼和/或钼合金管状靶材的制备方法，其特征在于，步骤S3中，包套除气是包套在500-600℃的温度下进行6-10h的抽真空除气，至包套内的气压≤10-4Pa。

6.根据权利要求1所述的钼和/或钼合金管状靶材的制备方法，其特征在于，步骤S4中，一次热等静压的条件包括：

温度为850-1450℃，压力为100-150MPa，时间为1-6h;

具体为：当钼合金管材为钼钛合金管材、钼钛镍合金管材或钼镍合金管材时，一次热等静压的条件包括：温度为900-1200℃，压力为100-150MPa，时间为1-6h;

当钼合金管材为钼铌合金管材时，一次热等静压的条件包括：温度为1200-1450℃，压力为100-150MPa，时间为1-6h;

当为纯钼管材时，一次热等静压的条件包括：温度为900-1200℃，压力为100-150MPa，时间为1-6h;

和/或，步骤S4中，获得的纯钼管材和/或钼合金管材的致密度≥94.5%。

7.根据权利要求1所述的钼和/或钼合金管状靶材的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述大尺寸管包套是指将多段纯钼管材和/或多段钼合金管材组装拼接在一起，再进行包套;

和/或，大尺寸管包套中组合管材的长度为2.3米~3.5米;

和/或，大尺寸管包套除气是大尺寸管包套在500-600℃温度下进行6-10h抽真空除气，至包套内的气压≤10-4Pa。

8.根据权利要求1或6任一项所述的钼和/或钼合金管状靶材的制备方法，其特征在于，步骤S6中，二次热等静压的条件包括：

温度为950-1550℃，压力为160-180MPa，时间为3-10h;

具体为：当钼合金管材为钼钛合金管材、钼钛镍合金管材或钼镍合金管材时，二次热等静压的条件包括：950-1200℃，压力为160-180MPa，时间为3-10h;

当钼合金管材为钼铌合金管材时，二次热等静压的条件包括：温度为1200-1550℃，压力为160-180MPa，时间为3-10h;

当为纯钼管材时，二次热等静压的条件包括：950-1200℃，压力为160-180MPa，时间为3-10h;

和/或，二次热等静压的温度、压力以及时间均大于一次热等静压的温度、压力以及时间。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的钼和/或钼合金管状靶材的制备方法制得的钼和/或钼合金管状靶材，其特征在于，由多个纯钼靶材和/或多个钼合金靶材拼接而成。

10.根据权利要求9所述的钼和/或钼合金管状靶材，其特征在于，所述钼合金靶材包括钼钛合金靶材、钼钛镍合金靶材、钼镍合金靶材、钼钛铌合金靶材、钼铌合金靶材中的一种或多种;

和/或，所述钼和/或钼合金管状靶材的长度为2.3米~3.5米;

和/或，所述钼和/或钼合金管状靶材的致密度≥99.5%;

和/或，所述钼和/或钼合金管状靶材的氧含量为600-800ppm。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及平面显示装置的难熔金属靶材技术领域，尤其是涉及一种钼和/或钼合金管状靶材及其制备方法。

背景技术

[0002]钼及钼合金溅射靶材目前主要应用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)和有源矩阵有机发光二极体(AMOLED)面板显示屏产业。靶材是磁控溅射过程中的基本耗材，不仅使用量大，而且靶材质量的好坏对金属薄膜的性能起着至关重要的决定作用。管状靶材相对于平面靶材，使用效率更高，使用周期更长。随着显示屏的尺寸越来越大，质量要求越来越高，需要的钼及钼合金靶材的尺寸和性能也随着提高。

[0003]当前钼及钼合金管大尺寸靶材的主要制备方法是粉末冶金方法，压坯成形后进行高温烧结，再通过挤压/锻造等变形制备。专利ZL2016109897187公开了一种钼合金旋转靶材的制造方法，利用三氧化钼粉末和铪浇注成管坯并进行冷等静压处理在进行烧结、挤压和机加工。但铪元素的存在会影响钼靶的纯度，可能影响后续溅射薄膜的性能。专利ZL2018103419528公开了一种一体式管状钼靶材的制备方法，烧结坯料进行空心锻造来替代挤压成形，再进行锻造、退火和机加工等处理。但大量变形会造成组织晶粒不均匀，且操作工艺复杂，影响大尺寸管靶材的质量一致性。

[0004]热等静压方法也是一种制备高性能钼及钼合金大尺寸管靶的主要方式。专利ZL2014108440669公开了一种钼合金靶材的制备方法，使用钼粉与其它合金元素粉进行机械合金化，冷等静压成形后进行热等静压处理。管状靶材通常两端尺寸会大于中间，直接热等静压成形会造成坯料余量增大，形成加工浪费。专利ZL2018110421861提供了一种管状靶材的制备方法，包括：将钼粉经冷等静压制成管状压坯，进行高温烧结;随后将多个烧结管坯纵向叠加置于包套内，通过热等静压处理连接并致密化为长钼管靶材;最后对靶材弯曲部位进行校直，并在真空环境中进行去应力退火，得到成品。然而，该方法存在以下主要缺点：其一，工艺适用性受限，由于采用先烧结后热等静压的路线，所需温度与压力较高，尤其不适用于钼钛、钼铌等无法进行氢气烧结、只能采用真空烧结的钼合金，这类合金存在烧结致密度难以控制的问题;其二，连接质量与加工性不佳，在热等静压过程中，分段管坯之间的连接贴合率不高，且整体易变形、校直时存在开裂风险;其三，工艺繁琐且控制困难，为保证堆叠拼接时的缝隙尽可能小，需对每个钼管坯进行反复修整，增加了制备复杂度，同时校直后的退火处理也极易导致弯曲部位晶粒粗大或产生新的性能不均，影响最终产品的可靠性。

[0005]鉴于此，特提出本发明。

发明内容

[0006]本发明的目的在于提供一种钼和/或钼合金管状靶材及其制备方法，通过将多段钼和/或钼合金管材组装成大尺寸管包套，进行二次热等静压处理，制备得到高致密度、大尺寸、成分可调节的钼和/或钼合金管状靶材。本发明提供的方法集灵活度高、可模块化组装、成本效益好、尺寸与形状适应性强以及成分可设计等显著优势于一体，为高性能大尺寸管状靶材的制备提供了高效可靠的解决方案。

[0007]为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明提供一种钼和/或钼合金管状靶材的制备方法，包括如下步骤：

S1：提供钼粉和/或钼合金粉末;

S2：将钼粉和/或钼合金粉末进行冷等静压成型，得到管坯，再对管坯进行整形加工，获得纯钼管状压坯和/或钼合金管状压坯;

S3：将纯钼管状压坯和/或钼合金管状压坯单件或多段组装在包套中，然后对包套除气密封;

S4：将除气密封后的包套进行一次热等静压，并通过机加工去掉包套后，获得纯钼管材和/或钼合金管材;

S5：将至少两段的纯钼管材和/或钼合金管材再二次组装在大尺寸管包套内，然后对大尺寸管包套除气密封;

S6：将除气密封后的大尺寸管包套进行二次热等静压，并通过机加工去掉包套后，获得钼和/或钼合金管状靶材。

[0008]进一步的，在上述技术方案的基础上，钼粉的费氏粒度为2.5~4.5μm;

和/或，钼合金粉末包括钼粉和合金粉末;

合金粉末包括钛粉、镍粉、铌粉中的一种或多种;

钛粉和铌粉的粒径均为325目~-200目;

镍粉的费氏粒度为3~5μm;

钼粉和合金粉末的纯度均大于99%。

[0009]进一步的，在上述技术方案的基础上，步骤S1中，所述钼合金粉末的制备方法包括：将钼粉和合金粉末进行混合，混合采用双运动混料机，在混合过程中通入保护气体，气体压力为1.1-1.2个大气压，混合时间为4-10h;

其中，保护气体为氩气、氮气或氦气。

[0010]进一步的，在上述技术方案的基础上，步骤S2中，将钼粉和/或钼合金粉末装入管状模具中进行冷等静压;

所述冷等静压的压力为200-250MPa，保压时间5~15min;

和/或，步骤S2中，所述整形加工是指通过机加工进行整形。

[0011]进一步的，在上述技术方案的基础上，步骤S3中，包套除气是包套在500-600℃的温度下进行6-10h的抽真空除气，至包套内的气压≤10-4Pa。

[0012]进一步的，在上述技术方案的基础上，步骤S4中，一次热等静压的条件包括：

温度为850-1450℃，压力为100-150MPa，时间为1-6h;

具体为：当钼合金管材为钼钛合金管材、钼钛镍合金管材或钼镍合金管材时，一次热等静压的条件包括：温度为900-1200℃，压力为100-150MPa，时间为1-6h;

当钼合金管材为钼铌合金管材时，一次热等静压的条件包括：温度为1200-1450℃，压力为100-150MPa，时间为1-6h;

当为纯钼管材时，一次热等静压的条件包括：温度为900-1200℃，压力为100-150MPa，时间为1-6h;

和/或，步骤S4中，获得的纯钼管材和/或钼合金管材的致密度≥94.5%。

[0013]进一步的，在上述技术方案的基础上，步骤S5中，所述大尺寸管包套是指将多段纯钼管材和/或多段钼合金管材组装拼接在一起，再进行包套;

和/或，大尺寸管包套中组合管材的长度为2.3米~3.5米;

和/或，大尺寸管包套除气是大尺寸管包套在500-600℃温度下进行6-10h抽真空除气，至包套内的气压≤10-4Pa。

[0014]进一步的，在上述技术方案的基础上，步骤S6中，二次热等静压的条件包括：

温度为950-1550℃，压力为160-180MPa，时间为3-10h;

具体为：当钼合金管材为钼钛合金管材、钼钛镍合金管材或钼镍合金管材时，二次热等静压的条件包括：950-1200℃，压力为160-180MPa，时间为3-10h;

当钼合金管材为钼铌合金管材时，二次热等静压的条件包括：温度为1200-1550℃，压力为160-180MPa，时间为3-10h;

当为纯钼管材时，二次热等静压的条件包括：950-1200℃，压力为160-180MPa，时间为3-10h;

和/或，二次热等静压的温度、压力以及时间均大于一次热等静压的温度、压力以及时间。

[0015]本发明还提供一种如上所述的钼和/或钼合金管状靶材的制备方法制得的钼和/或钼合金管状靶材，由多个纯钼靶材和/或多个钼合金靶材拼接而成。

[0016]进一步的，在上述技术方案的基础上，所述钼合金靶材包括钼钛合金靶材、钼钛镍合金靶材、钼镍合金靶材、钼钛铌合金靶材、钼铌合金靶材中的一种或多种;

和/或，所述钼和/或钼合金管状靶材的长度为2.3米~3.5米;

和/或，所述钼和/或钼合金管状靶材的致密度≥99.5%;

和/或，所述钼和/或钼合金管状靶材的氧含量为600-800ppm。

[0017]本发明提供的一种钼和/或钼合金管状靶材及其制备方法，有益效果至少包括如下几点：

1、本发明提供的钼和/或钼合金管状靶材，尺寸大且致密度高(≥99.5%)，可根据设计和需求灵活调整靶材的成分，从而实现整体靶材成分的特定区域的功能化(优化溅射区)。

[0018]2、本发明提供的制备方法，通过将多段钼和/或钼合金管材组装成大尺寸管包套，进行二次热等静压处理，不但可以使多段管材的连接处具有较高的致密度，显著提高了靶材的强度和结构完整性，还能够更有效地利用原料，减少大型整体锻造或烧结带来的高废品率和巨额加工成本。

附图说明

[0019]为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020]图1为本发明实施例1中制备得到的钼钛合金管状靶材结构示意图;

图2为本发明实施例4中制备得到的钼和钼钛合金管状靶材结构示意图;

图3为对比例3中制备得到的钼钛合金管状靶材中相连两段管材拼接处的组织金相图。

具体实施方式

[0021]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的工艺参数，通常按照常规条件。

[0022]在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本发明中具体公开。

[0023]根据本发明的第一个方面，提供了一种钼和/或钼合金管状靶材的制备方法，包括如下步骤：

S1：提供钼粉和/或钼合金粉末;

S2：将钼粉和/或钼合金粉末进行冷等静压成型，得到管坯，再对管坯进行整形加工，获得纯钼管状压坯和/或钼合金管状压坯;

S3：将纯钼管状压坯和/或钼合金管状压坯单件或多段组装在包套中，然后对包套除气密封;

S4：将除气密封后的包套进行一次热等静压，并通过机加工去掉包套后，获得纯钼管材和/或钼合金管材;

S5：将至少两段的纯钼管材和/或钼合金管材再二次组装在大尺寸管包套内，然后对大尺寸管包套除气密封;

S6：将除气密封后的大尺寸管包套进行二次热等静压，并通过机加工去掉包套后，获得钼和/或钼合金管状靶材。

[0024]具体地，本发明通过进行二次热等静压，使分段管材的对接界面发生原子充分扩散，形成牢固的冶金结合，解决了传统焊接或机械连接可能带来的缺陷、夹杂或弱结合区等问题，使组装后的管靶在微观结构和力学性能上等同于一次性成型的整体，不但使靶材具有较高的致密度，还能够更有效地利用原料，降低大型整体锻造或烧结带来的高废品率和巨额加工成本。

[0025]作为本发明一种可选实施方式，钼粉的费氏粒度为2.5~4.5μm(比如3μm、3.5μm、4μm等);

钼合金粉末包括钼粉和合金粉末;

合金粉末包括钛粉、镍粉、铌粉中的一种或多种;

钛粉和铌粉的粒径均为325目~-200目;

镍粉的费氏粒度为3~5μm(比如3.5μm、4μm、4.5μm等);

钼粉和合金粉末的纯度均大于99%。

[0026]作为本发明一种可选实施方式，步骤S1中，钼合金粉末的制备方法包括：将钼粉和合金粉末进行混合，混合采用双运动混料机，在混合过程中通入保护气体，用以排除空气，降低氧含量，气体压力为1.1-1.2个大气压，混合时间为4-10h(比如5h、7h、9h等);

其中，保护气体为氩气、氮气或氦气。

[0027]作为本发明一种可选实施方式，步骤S2中，将钼粉和/或钼合金粉末装入管状模具中进行冷等静压;

所述冷等静压的压力为200-250MPa(比如210MPa、220MPa、230MPa、240MPa等)，保压时间5~15min(比如7min、9min、10min、13min、14min等)。

[0028]作为本发明一种可选实施方式，步骤S2中，所述整形加工是指通过机加工进行整形。

[0029]作为本发明一种可选实施方式，步骤S3中，包套除气是包套在500-600℃的温度下进行6-10h的长时间抽真空除气，至包套内的气压≤10-4Pa。

[0030]作为本发明一种可选实施方式，步骤S4中，一次热等静压是在HIP设备中进行的;如果单件管坯的长度≤1米，可使用大多数常规HIP设备，降低HIP费用;

步骤S4中，一次热等静压的条件包括：

温度为850-1450℃(比如900℃、950℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1350℃、1400℃等)，压力为100-150MPa(比如100MPa、120MPa、140MPa等)，时间为1-6h(比如2h、3h、4h、5h等);

当钼合金管材为钼钛或钼钛镍合金或钼镍合金管材时，一次热等静压的条件包括：温度为900-1200℃(比如900℃、950℃、1000℃、1100℃、1150℃等)，压力为100-150MPa(比如110MPa、120MPa、140MPa、145MPa等)，时间为1-6h(比如2h、3h、4h、5h等);

当钼合金管材为钼铌合金管材时，一次热等静压的条件包括：温度为1200-1450℃(比如1250℃、1300℃、1350℃、1400℃等)，压力为100-150MPa(比如110MPa、120MPa、140MPa、145MPa等)，时间为1-6h(比如2h、3h、4h、5h等);

当为纯钼管材时，一次热等静压的条件包括：温度为900-1200℃(比如900℃、950℃、1000℃、1100℃、1150℃等)，压力为100-150MPa(比如110MPa、120MPa、140MPa、145MPa等)，时间为1-6h(比如2h、3h、4h、5h等);

步骤S4中，获得的纯钼管材和/或钼合金管材的致密度≥94.5%。

[0031]具体地，若一次热等静压的温度过高，会导致晶粒异常粗大，材料的强度和韧性显著下降，对于钼钛、钼铌等合金，还可能引发合金元素成分偏析或不均匀;相反地，若一次热等静压的温度过低，原子扩散速率过慢，无法有效实现孔隙闭合与烧结颈充分长大，结果是坯体致密度低，残留大量闭孔，将致密度较低的坯料进行二次HIP，会迫使二次HIP承担更重的致密化任务，可能损害连接质量或需要更极端的参数，增加整体工艺风险。

[0032]进一步地，若一次热等静压的压力过高，会导致管坯尺寸严重偏离设计，且坯料内部原有的微小缺陷或密度不均区域可能因巨大的压力而扩展成微裂纹;相反地，若一次热等静压的压力过低，则无法使材料在高温下产生足够的蠕变来填充内部孔隙，坯体残留开孔和网状孔隙，致密度无法提升。

[0033]作为本发明一种可选实施方式，所述大尺寸管包套是指将多段纯钼管材和/或多段钼合金管材组装拼接在一起，再进行包套。

[0034]作为本发明一种可选实施方式，步骤S5中，大尺寸管包套除气是大尺寸管包套在500-600℃(比如520℃、540℃、560℃、580℃等)温度下进行6-10h(比如6h、8h、9h等)长时间抽真空除气，至包套内的气压≤10-4Pa。

[0035]作为本发明一种可选实施方式，步骤S6中，二次热等静压是在大尺寸(比如长度为2.3米~3.5米)的HIP设备中进行的;大尺寸管包套中组合管材的长度为2.3米~3.5米;

步骤S6中，二次热等静压的条件包括：

温度为950-1550℃(比如1000℃、1300℃、1400℃、1500℃等)，压力为160-180MPa(比如165MPa、170MPa、175MPa等)，时间为3-10h(比如5h、7h、9h等);

当钼合金管材为钼钛合金管材、钼钛镍合金管材或钼镍合金管材时，二次热等静压的条件包括：温度为950-1200℃(比如1000℃、1050℃、1100℃、1150℃等)，压力为160-180MPa(比如165MPa、170MPa、175MPa等)，时间为3-10h(比如5h、7h、9h等);

当钼合金管材为钼铌合金管材时，二次热等静压的条件包括：温度为1200-1550℃(比如1250℃、1300℃、1400℃、1500℃等)，压力为160-180MPa(比如165MPa、170MPa、175MPa等)，时间为3-10h(比如5h、7h、9h等);

当为纯钼管材时，二次热等静压的条件包括：950-1200℃(比如950℃、1000℃、1100℃、1150℃等)，压力为160-180MPa(比如165MPa、170MPa、175MPa等)，时间为3-10h(比如5h、7h、9h等);

二次热等静压的温度、压力以及时间均大于一次热等静压的温度、压力以及时间。

[0036]具体地，本发明限定二次热等静压的温度、压力以及时间均大于一次热等静压的，是因为一次HIP主要实现单一材料内部的孔隙闭合与致密化，驱动力相对直接，而二次HIP主要实现不同材料段(如纯钼与钼合金)之间或相同材料段之间的原子级扩散与冶金结合，界面处通常存在微观不平整、氧化膜或污染层，这些都会阻碍原子结合，因此，二次HIP需要提供更高的热力学驱动力(更高的温度提供更强的原子扩散能力，更高的压力促进微观塑性流变以破坏阻碍层)和更长的动力学过程(更长时间保证扩散充分进行)，才能实现与母材性能无异的完美结合。

[0037]进一步地，二次热等静压的温度如果过高，会导致管靶局部晶粒粗大或软化，在后续机加工及使用中易引发长管靶扭曲变形，且在矫直时因塑性降低而增加开裂风险，造成产品报废;反之，若温度过低，则原子扩散动力不足，无法实现界面完全的冶金结合，致使机加工后管靶拼接处存在明显痕迹或微观空隙，严重影响产品的结构完整性与溅射性能，同样无法满足使用要求。

[0038]进一步地，二次热等静压的压力如果过高，会导致管坯发生过度塑性变形，尺寸精度难以控制，同时使设备长期处于极限负载状态，增加安全风险与维护成本;反之，若压力过低，则无法提供足够的驱动力促进原子跨界面扩散与微观塑性流变，会导致分段连接处结合强度不足，在后续加工或使用中暴露出拼接痕迹、微间隙甚至开裂等缺陷，严重影响产品的结构完整性与服役可靠性。

[0039]根据本发明的第二个方面，提供了一种如上所述的钼和/或钼合金管状靶材的制备方法制得的钼和/或钼合金管状靶材，由多个纯钼靶材和/或多个钼合金靶材拼接而成。

[0040]具体地，本发明可以根据设计和需求灵活调整靶材的成分，将钼合金段精准设置于需要沉积功能薄膜的关键溅射区域，利用其优异的溅射成膜特性，确保核心膜层的质量，而纯钼段则主要承担结构支撑、冷却传导或连接过渡的功能，钼合金(如钼钛、钼铌)因添加了昂贵的合金元素，成本远高于纯钼，在非关键溅射区域或对薄膜成分无特定要求的部位使用纯钼段，可大幅减少高价合金的用量，从而在保证整体结构性能的前提下实现显著的原材料成本节约。

[0041]作为本发明一种可选实施方式，所述钼合金靶材包括钼钛合金靶材、钼钛镍合金靶材、钼镍合金靶材、钼钛铌合金靶材、钼铌合金靶材中的一种或多种。

[0042]具体地，本发明提供的是大尺寸的钼和/或钼合金管状靶材，长度为2.3米~3.5米(比如2.5米、2.7米、2.9米、3.0米、3.3米等)，且致密度高(≥99.5%)、氧含量为600-800ppm(比如650ppm、700ppm、750ppm等)，可根据设计和需求灵活调整靶材的成分。

[0043]下面结合具体实施例和对比例对本发明作进一步详细地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

[0044]实施例1

本实施例提供一种钼钛合金管状靶材，由三个钼钛合金靶材拼接而成。

[0045]本实施例还提供一种如上所述的钼钛合金管状靶材的制备方法，包括如下步骤：

S1：将纯度99.95%、费氏粒度3.0μm的钼粉和纯度99.6%、-300目的钛粉按质量比为2:1混合(该质量比是参照现有钼钛合金型号为MT50进行配比的)，使用双运动混料机混合，并通入氩气至1.1个大气压，混合7h后，获得混合粉末;

S2：将混合粉末装入管状模具中进行冷等静压，成型压力为200MPa，保压15min，使粉末成型为管坯，再对管坯通过车床进行整形加工，整形尺寸为D200/140×1000mm(外径/内径×长度)，获得钼钛合金管状压坯;

S3：将钼钛合金管状压坯分别组装在三个碳钢包套中，包套尺寸为D210/130×1010mm(外径/内径×长度)，在500℃下进行8h的抽真空除气，保持包套内的气压为10-4Pa，包套焊接密封;

S4：将加工后的包套在热等静压HIP设备中进行压制，温度为1100℃，压力为150MPa，保压时间3h，再通过机加工去掉包套后，获得钼钛合金管材，尺寸为D170/130×900mm(外径/内径×长度)，致密度为94.5%;

S5：将三段上述制备的钼钛合金管材沿长度方向拼接组装在一个大尺寸管包套内，包套尺寸为D175/125×2800mm(外径/内径×长度)，在550℃下进行6h的抽真空除气，保持包套内的气压为10-4Pa，包套焊接密封;

S6：将大尺寸管包套在热等静压HIP设备中进行压制，温度为1200℃，压力为180MPa，保压时间5h，再通过机加工去掉包套后，获得钼钛合金管状靶材，尺寸为D170/130×2700mm(外径/内径×长度)，致密度为99.9%，氧含量700ppm。

[0046]实施例2

本实施例提供一种钼钛镍合金管状靶材，由4个钼钛镍合金靶材拼接而成。

[0047]本实施例还提供一种如上所述的钼钛镍合金管状靶材的制备方法，包括如下步骤：

S1：将纯度99.95%、费氏粒度3.0μm的钼粉、纯度99.6%、-300目的钛粉和纯度99%、费氏粒度4.5μm的镍粉按质量比为7:2:1混合(该质量比是参照专利TW 202035753 A中钼钛镍合金进行配比的)，使用双运动混料机混合，并通入氩气至1.2个大气压，混合6h后，获得混合粉末;

S2：将混合粉末装入管状模具中进行冷等静压，成型压力为220MPa，保压10min，使粉末成型为管坯，再对管坯通过车床进行整形加工，整形尺寸为D220/150×800mm，获得钼钛镍合金管状压坯;

S3：将钼钛镍合金管状压坯分别组装在4个碳钢包套中，包套尺寸为D230/140×900mm(外径/内径×长度)，在550℃下进行6h的抽真空，保持包套内的气压为10-4Pa，包套焊接密封;

S4：将加工后的包套在热等静压HIP设备中进行压制，温度为1000℃，压力为150MPa，保压时间4h，再通过机加工去掉包套后，获得钼钛镍合金管材，尺寸为D190/140×650mm(外径/内径×长度)，致密度为94.6%;

S5：将四段上述制备的钼钛镍合金管材沿长度方向拼接组装成一个大尺寸管包套，包套尺寸为D195/130×2700mm(外径/内径×长度)，在600℃下进行6h的抽真空，保持包套内的气压为10-4Pa，包套焊接密封;

S6：将大尺寸管包套在热等静压HIP设备中进行压制，温度为1100℃，压力为180MPa，保压时间6h，再通过机加工去掉包套后，获得钼钛镍合金管状靶材，尺寸为D180/140×2600mm(外径/内径×长度)，致密度为99.9%，氧含量600ppm。

[0048]实施例3

本实施例提供一种钼铌合金管状靶材，由4个钼铌合金靶材拼接而成。

[0049]本实施例还提供一种如上所述的钼铌合金管状靶材的制备方法，包括如下步骤：

S1：将纯度99.95%、费氏粒度3.2μm的钼粉和纯度99.9%、-200目的铌粉按质量比为9:1混合(该质量比是参照现有钼铌合金型号为MN10进行配比的)，使用双运动混料机混合，并通入氩气至1.1个大气压，混合6h后，获得混合粉末;

S2：将混合粉末装入管状模具中进行冷等静压，成型压力为210MPa，保压15min，使粉末成型为管坯，再对管坯通过车床进行整形加工，整形尺寸为D200/140×900mm(外径/内径×长度)，获得钼铌合金管状压坯;

S3：将钼铌合金管状压坯分别组装在4个碳钢包套中，包套尺寸为D210/130×1000mm(外径/内径×长度)，在600℃下进行6h的抽真空，保持包套内的气压为10-4Pa，包套焊接密封;

S4：将加工后的包套在热等静压HIP设备中进行压制，温度为1200℃，压力为150MPa，保压时间4h，再通过机加工去掉包套后，获得钼铌合金管材，尺寸为D170/130×750mm(外径/内径×长度)，致密度为94.2%;

S5：将四段上述制备的钼铌合金管材沿长度方向拼接组装成一个大尺寸管包套，包套尺寸为D175/125×3100mm(外径/内径×长度)，在600℃下进行6h的抽真空，保持包套内的气压为10-4Pa，包套焊接密封;

S6：将大尺寸管包套在热等静压HIP设备中进行压制，温度为1300℃，压力为180MPa，保压时间5h，再通过机加工去掉包套后，获得钼铌合金管状靶材，尺寸为D170/130×3000mm(外径/内径×长度)，致密度为99.9%，氧含量800ppm。

[0050]实施例4

本实施例提供一种钼与钼钛合金管状靶材，如图2所示，由2个钼靶材和2个钼钛合金靶材拼接而成，其中2个钼靶材位于管状靶材两端。

[0051]本实施例还提供一种如上所述的钼与钼钛合金管状靶材的制备方法，包括如下步骤：

S1：将纯度99.95%、费氏粒度3.6μm的钼粉和纯度99.9%、-200目的钛粉按质量比为2:1混合(该质量比是参照现有钼钛合金MT50进行配比的)，使用双运动混料机混合，并通入氩气至1.1个大气压，混合5h后，获得混合粉末;

S2：将纯度99.95%、费氏粒度3.6μm的钼粉装入管状模具中进行冷等静压，成型压力为220MPa，保压10min，使管坯成型，再对管坯通过车床进行整形加工，整形尺寸为D220/150×400mm(外径/内径×长度)，获得纯钼管状压坯;

将混合粉末装入管状模具中进行冷等静压，成型压力为200MPa，保压15min，使管坯成型，再对管坯通过车床进行整形加工，整形尺寸为D220/150×1000mm(外径/内径×长度)，获得钼钛合金管状压坯;

S3：将钼钛合金管状压坯和纯钼管状压坯分别组装在两个碳钢包套中，钼钛合金管状压坯包套尺寸为D230/140×1100mm(外径/内径×长度)，纯钼管状压坯包套尺寸为D230/140×500mm(外径/内径×长度)，均在550℃下进行7h的抽真空，保持包套内的气压为10-4Pa，包套焊接密封;

S4：将加工后的两个包套在热等静压HIP设备中进行压制，温度为1100℃，压力为150MPa，保压时间3h，再通过机加工去掉包套后，获得纯钼管材和钼钛合金管材，纯钼管材的尺寸为D180/140×300mm，致密度为94.2%，钼钛合金管材的尺寸为D180/140×900mm(外径/内径×长度)，致密度为94.5%，

S5：将纯钼管材、2个钼钛合金管材和纯钼管材，沿长度方向按顺序装入大尺寸管包套中，大尺寸管包套尺寸为D185/135×2500mm(外径/内径×长度)，在500℃下进行6h的抽真空，保持包套内的气压为10-4Pa，包套焊接密封;

S6：将大尺寸管包套在热等静压HIP设备中进行压制，温度为1200℃，压力为180MPa，保压时间5h，再通过机加工去掉包套后，获得钼铌合金管状靶材，尺寸为D175/130×2300mm(外径/内径×长度)，致密度为99.9%，氧含量600ppm。

[0052]对比例1

本对比例与实施例1的区别在于，在步骤S1中，混合粉末的过程中不通入氩气，气压为1个大气压，其余步骤与技术参数均与实施例1一致。

[0053]本对比例1制备的钼钛合金管状靶材，致密度为99.8%，氧含量1500ppm。

[0054]对比例2

本对比例与实施例1的区别在于，取消步骤S5和S6，即只进行一次热等静压，具体包括如下步骤：

S3：将实施例1步骤S2制得的三段钼钛合金管状压坯沿长度方向组装在一个大尺寸碳钢包套中，包套尺寸为D210/130×3010mm(外径/内径×长度)，在500℃下进行8h的抽真空除气，保持包套内的气压为10-4Pa，包套焊接密封;

S4：将加工后的包套在热等静压HIP设备中进行压制，温度为1100℃，压力为150MPa，保压时间3h，再通过机加工去掉包套后，获得钼钛合金管材，尺寸为D170/130×2500mm(外径/内径×长度)，致密度为95%;

其余步骤与技术参数均与实施例1一致。

[0055]本对比例的钼钛合金管状靶材，由于尺寸过长，装包套后进行一次热等静压，压坯在重力、高温和高压下，收缩不一致，中间部位发生弯曲，导致中间位置出现尺寸偏小，合格率(合格判断标准为：最终产品满足预设产品尺寸)降低至50%。

[0056]且发明人经过大量实验还发现，当将实施例1步骤S2制得的钼钛合金管状压坯先经高温烧结后，再将多个烧结管坯沿长度方向组装在一个大尺寸碳钢包套中，进行本对比例步骤S3和S4的制备，所制得的钼钛合金管状靶材也存在与本对比例相似的问题，即大尺寸压坯在重力、高温和高压下收缩不一致，导致中间部位发生弯曲，还需要后续进行校直调整以及对弯曲部位进行退火等工序，制备方法复杂且退火处理后还会导致弯曲部位晶粒粗大，影响最终产品的可靠性。

[0057]而本发明通过将多段钼和/或钼合金管材组装成大尺寸管包套，进行二次热等静压处理，不但可以使多段管材的连接处具有较高的致密度，显著提高了靶材的强度和结构完整性，还免除了复杂的校直与修整工序，提高了生产效率，减少大型整体锻造或烧结带来的高废品率和巨额加工成本。

[0058]对比例3

本对比例与实施例1的区别在于，步骤S6中，二次热等静压的温度为800℃，其余步骤与技术参数均与实施例1一致。

[0059]步骤S6获得的钼钛合金管状靶材致密度为97.2%。

[0060]本对比例制备的钼钛合金管状靶材，如图3所示，机加工后管靶拼接处存在明显痕迹，贴合存在空隙，无法加工成预设产品尺寸，产品不合格。

[0061]对比例4

本对比例与实施例1的区别在于，步骤S6中，二次热等静压的温度为1300℃，其余步骤与技术参数均与实施例1一致。

[0062]步骤S6获得的钼钛合金管状靶材致密度为98.1%。

[0063]本对比例制备的钼钛合金管状靶材，步骤S6中再机加工去掉包套后，发现管靶出现局部软化，长管靶出现变形扭曲，调直时易开裂，产品不合格。

[0064]对比例5

本对比例与实施例1的区别在于，步骤S6中，二次热等静压的压力为200MPa，其余步骤与技术参数均与实施例1一致。

[0065]步骤S6获得的钼钛合金管状靶材致密度为98.5%。

[0066]本对比例由于二次热等静压的压力过大，导致管坯发生过度塑性变形，无法加工成预设产品尺寸，产品不合格。

[0067]对比例6

本对比例与实施例1的区别在于，步骤S6中，二次热等静压的压力为140MPa，其余步骤与技术参数均与实施例1一致。

[0068]步骤S6获得的钼钛合金管状靶材致密度为98%。

[0069]本对比例由于二次热等静压的压力过小，导致分段连接处结合强度不足，在相接处产生空隙，无法加工成预设产品尺寸，产品不合格。

[0070]对比例7

本对比例与实施例1的区别在于，步骤S4中，一次热等静压的温度为700℃，其余步骤与技术参数均与实施例1一致。

[0071]本对比例由于一次热等静压的温度过低，导致步骤S4制备的钼钛合金管材的致密度较低为91%;且经过二次热等静压处理后，无法加工成预设产品尺寸，产品不合格。

[0072]对比例8

本对比例与实施例1的区别在于，步骤S4中，一次热等静压的温度为1300℃，其余步骤与技术参数均与实施例1一致。

[0073]其中，步骤S4获得的钼钛合金管材致密度为92.5%。

[0074]本对比例由于一次热等静压的温度过高，导致步骤S4制备的钼钛合金管材强度和韧性显著降低，导致管材部分发生软化，无法进行二次热等静压处理。

[0075]对比例9

本对比例与实施例1的区别在于，步骤S4中，一次热等静压的压力为180MPa，其余步骤与技术参数均与实施例1一致。

[0076]其中，步骤S4获得的钼钛合金管材致密度为95.5%。

[0077]本对比例由于一次热等静压的压力过高，导致步骤S4制备的钼钛合金管材严重偏离尺寸，且存在微小裂纹，无法进行二次热等静压处理。

[0078]对比例10

本对比例与实施例1的区别在于，步骤S4中，一次热等静压的压力为80MPa，其余步骤与技术参数均与实施例1一致。

[0079]本对比例由于一次热等静压的压力过低，导致步骤S4制备的钼钛合金管材存在孔隙，导致步骤S4制备的钼钛合金管材的致密度较低为90%;且经过二次热等静压处理后，无法加工成预设产品尺寸，产品不合格。

[0080]对比例11

本对比例与实施例1的主要区别在于，步骤S6中二次热等静压的时间、压力以及时间均与步骤S4中的一次热等静压的相同，其余步骤与技术参数均与实施例1一致。

[0081]本对比例中由于二次热等静压的温度、压力以及时间均与一次热等静压相同，导致坯料中原子扩散动能不足，无法使界面微观凸起处发生充分的塑性流变以实现紧密贴合，机加工后，拼接处可见明显痕迹，降低了靶材的致密度为98.5%。

[0082]最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

说明书附图(3)