7对Co-Cr-Ta合金靶材微观结构和性能的影响

热处理对Ｃｏ—Ｃｒ・Ｔａ合金靶材微观结构和性能的影响
穆健刚于．宏新唐培新李群姚俦鲍学进张凤戋
（钢铁研究总院安泰科技股份有限公司，１０００８１）
摘要：Ｃｏ－ＣｒＴａ合全薄膜是一种重要的磁记录介质．目前广惩应用于磁记录领域。Ｃｏ－Ｃｒ－Ｔａ夸金具有技鞋性，
有高的磁导平。叶于轶磁性靶材采辞．磋通密度（Ｐａｓｓ
系，
２实验
本实验采用９９．９％的Ｃｏ条、ｃｒ块和Ｔａ条为原料，Ｃｏ：Ｃｒ：Ｔａ按８２：１４：４的原子比进行配料，将配好的 原料放人１０Ｋｇ真空感应熔炼炉进行熔炼，熔炼时真空度为０．１Ｐａ，经锻造和轧制成规定尺寸的锭坯，锻造和 轧制的温度均为１２００℃，终锻和终轧温度大于１１００℃．冷却方式为空冷－锻造和轧制的总变形量均大于 ５０％。轧后的锭坯尺寸为１９０×２００×１０ｒａｍ，共四组，藏人中温箱式电阻炉中进行热处理，温度为９３５℃，通 氩气保护，冷却方式为水冷。三组样品热处理保温时间分别为６ｈ，１２ｈ，２４ｈ・另一组保持原始状态，作为对 比。四组样品分别机加工出一个壬１８０ｘ ８ｍｍ的圆片，测量ＰＴＦ，再分别取１０×１０ ｍｍ的小样去做ｘ射线 衍射分析。ｘ射线的测定采用Ｐｈｉｌｉｐ生产的仪器，型号：Ｘ’Ｐｅｒｔ Ｐｒｏ，Ｃｏ－Ｋａ射线。ＰＴＦ的测量仪器采用
作者： 作者单位： 穆健刚， 于宏新， 唐培新， 李群， 姚伟， 鲍学进， 张凤戈 钢铁研究总院安泰科技股份有限公司,100081
本文链接：/Conference_6430734.aspx
［１］硬盘未来增窖动力与磁录密度历史发展趋势，刘宏宇，ｈｔｔｐ：／／们Ｆ帆ｅ８００．ＣＯＩＩＬ ［２］Ｌｅｓｓｏｎｓ
Ｆｒｏｍ Ｒｅａｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ
ｃｎ。
Ｍａｇｎｅｔｉｃ
Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ．Ｓｈｕｎ－ｉｃｈｉ ｌｗａｓａｋｉ ｅｔｃ．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
Ｏｉｌ
５６９
样经过热处理后的Ｃｏ—Ｃｒ－Ｔａ合金样品的易轴基本垂直于靶材表面，磁场容易通过．所以靶材表面的ＰＴＦ值
热处理后较热处理前有大幅度提高。随着热处理保温时间的加长，密排六方相的比例会增大，但非常有限，
所以热处理保温时间的进一步延长对靶材表面的ＰＴＦ值大小影响不大。
４结论
（１）轧制态的Ｃｏ－ＣｖＴａ合金样品经过热处理后，相结构发生明显变化，主相由面－ｂ立方Ｃｏ相转变为密 排六方Ｃｏ相，而热处理保温时间长短对相含量的影响不大。 （２）轧制态的Ｃｏ＿ＣｖＴａ合金样品经过热处理后，靶材表面的ＰＴＦ值提高了４～５倍，这和合金样品中 密排六方相的含量高低密切相关。 参考文献
襄１不同热处理制度下靶材表面的ＰＴＦ值（２２℃材表面ＰＴＦ值之间的关系 通过以上数据可以看出，热处理前后合金的相结构和靶材表面的ＰＴＦ值都发生了明显的变化，本文认
为靶材表面ＰＴＦ值的大小和合金中密排六方相含量密切相关，合金中密排六方相含量越多，靶材表面的 ＰＴＦ值越高”］。根据晶体学知识，面心立方金属的主要滑移系是｛１１１）＜１１０＞［６］，Ｃｏ—Ｃｒ－Ｔａ合金在高温轧 制时，这些滑移系全部开动，密排面与轧制面的夹角变小。由于台金的堆垛层错能很低，在台金中会存在大 量的堆垛层错。而高温面心立方相的Ｃｏ形成低温稳定的密排六方相的Ｃｏ的速度很慢，所以轧制态合金样 品的主相仍是面心立方相。在随后的热处理过程中，大部分的面心立方的Ｃｏ转变为密排六方的Ｃｏ，这样密 排六方的＜：０００１＞晶向与轧制面的法线方向基本平行。在室温下，Ｃｏ—Ｃｒ－Ｔａ合金的易轴平行于六方轴。这
垂直记录是相对于传统技术的纵向记录而言的，这项技术早在２０世纪就已经被提出了，并在１９７６年形
成了系统理论。上个世纪末，垂直记录模式在实验室当中逐渐走向了成熟。理论证明，垂直记录模式能够大 幅度提高存储密度．可以达到５００Ｇｂｉｔ／平方英寸口］。Ｃｏ－Ｃｒ—Ｔａ合金薄膜是一种重要的垂直磁记录介质［２。３］． 但合金本身是一种铁磁性材料，具有高的导磁率，在进行磁控溅射时，大部分磁场从靶材内部通过，严重的磁 屏蔽使靶材表面的磁场过小，将导致无法进行磁控溅射，成为效率很低的二极溅射，薄膜沉积速度大大下降， 基片急剧升温，这在工业生产上是无法接受的“］。基于磁控溅射磁性薄膜时存在着铁磁性靶材难以正常溅 射的问题，改善靶材的制作工艺，提高靶材表面ＰＴＦ值是解决途径之一。本文讨论了不同热处理制度对 Ｃｏ－Ｃｒ－Ｔａ合金微观结构和靶材表面ＰＴＦ值的影响，并探讨了合金微观结构和靶材表面ＰＴＦ值之间的关
０１１
Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ．２００３ｆ Ｖ０１．３９，Ｎｏ．４，Ｐ１９０８—１９１３
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Ｔｈｒｏｕｇｈ
ＦＩｕｘ，简称ＰＴＦＭＩＩ越．南，溅射越客易起救，溅射效
率也套越矗。薅屣的度量也害楚好。皋文讨论了不同热处理毒ｊ度下Ｃｏ－Ｃｒ－Ｔａ合空崔氍蚌构和靶材袁玉ＰＴＦ醢的
变化，并探讨７合全砸现结构和靶材袁面ＰＴＦ值之问的关末。
关键词：膳记录｛靶材‘Ｃｏ－Ｃｒ－Ｔａ告空；微观结构；ＰＴＦ
１
引言
Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，
‘２００３ｌ Ｖ０１．３９，Ｎｏ．４，Ｐ１８６８—１８７０
［３］Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｏｆ Ｃｏ－Ａｌｌｏｙｓ ｆｏｒ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ
Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｍｅｄｉａ．Ｂｉｎ Ｌｕ．Ｄｉｅｔｅｒ Ｗｅｌｌｅｒ，Ｇａｎｐｉｎｇ Ｊｕ ｅｔｅ．ＩＥＥＥ
ＳＹＰＲＩＳ，型号：Ｍｏｄｅｌ ６０１０ Ｇａｕｓｓ／Ｔｅｓｌａ ｒｐ．ｅｔｅｒ，测量标准采用ＡＳＴＭｌ。
３实验结果及讨论
３．１不同热处理制度下Ｃｏ－Ｃｒ－Ｔａ台金相结构的变化
５６８
图１为不同热处理制度下Ｃｏ－Ｃｒ－Ｔａ合金样品的ＸＲＤ图谱。比较不同热处理制度下合金样品的ＸＲＤ 图谱，发现：轧制态的合金样品，热处理前后，合金的相结构发生了明显的变化。热处理前，合金主要由三相 构成：面心立方的Ｃｏ，密排六方的Ｃｏ和Ｃｏ。Ｔａ，其中面心立方的ｃｏ是主相＃热处理后，除保留原来三相外， 又生成了两个密排六方结构的新相：ＣｏＴａ。和Ｃｏ，Ｔａ。，并且密排六方的Ｃｏ变为了主相。比较不同热处理保 温时问合金样品的ＸＲＤ图谱，还发现：随着热处理保温时间的加长，合金中各相的累积强度只发生了轻微 的变化，即面心立方的Ｃｏ相的累积强度有小幅度的降低．而其余四相的累积强度有不同程度的增强。本文 结合Ｃｏ－Ｃｒ合金的二元相图分析了热处理对合金相结构发生变化的原因。从图２中看出在９６７℃以下，靠 近Ｃｏ的一侧，Ｃｏ有一个ｎ—ｅ的转变，即面心立方的Ｃｏ向密排六方的Ｃｏ转变。由于纯Ｃｏ的堆垛层错能 很低，纯Ｃｏ的面心立方相中存在着大量的堆垛层错。从图２中还可以看出ｃｒ在Ｃｏ的面心立方相和密排 立方相中的溶解度都较大，所以在富Ｃｏ的Ｃｏ—Ｃｒ合金中易于形成堆垛层错。在低温下合金的稳定相应该 为￡的Ｃｏ。然而，它们从高温面心立方相中形成的速度是很缓慢的。所以轧制态的合金样品的主相仍是面 心立方相。而在热处理过程中，淬火促进了面心立方的Ｃｏ向密排六方的Ｃｏ转变，密排六方的Ｃｏ成为热处 理后合金样品的主相。 ■－ＪＥｈｌＰ－…Ｌ Ｃｈ～…
ｍａｇｎｅｔｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ｃｏｂａｌｔ—ｂａｓｅｄ—ａｌｌｏｙ
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ｍａｔｅｒｉａｌ，Ｍ，Ｗｅｉｇｈｔ，ｅｔｃ．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒ－
ｉｎｇ，Ａ１３９（１９９１）・３５９—３６３
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热处理对Co-Cr-Ta合金靶材微观结构和性能的影响
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ｈ’ 围１不同热处理制度下Ｃｏ－Ｃｒ－＇ｍｌ台盒样品的ＸＲＤ图谱 （ａ）轧制态样品．ｆｂ）保温６小时后，淬火． （ｃ）保温１２小时后．淬火．（ｄ）保温２４小时后。淬火
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Ｃｏ－Ｏｒ台金的二元相围。１
３．３不同热处理制度下合金靶材的ＰＴＦ值 本文测定了不同热处理制度下Ｃｏ－Ｃｒ—Ｔａ合金靶材表面的ＰＴＦ值（表１）。数据表明：经过６ｈ的热处理 保温后淬火，靶材表面的ＰＴＦ值比未经热处理的轧制态靶材提高了４～５倍；随着热处理保温时间的加长， ＰＴＦ值有小幅度的增加，但热处理保温时间超过１２ｈ后，ＰＴＦ值不再明显增大。