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审计学 Science of Auditing
生产管理 Administration of Manufacturing
生产过程计算机控制 Computer Control in Manufacturing Process
生产过程自动化 Water-Turbine Engine
生理学 Physiology
生命科学与无机化学 Life Science and Inorganic Chemistry
生物工程产品 Bio-engineering Products
生物工程导论 Introduction to Bio-engineering
生物化学 Biochemistry
生物化学工程 Biochemical Engineering
生物化学及实验 Biochemistry Experiment
生物检测技术 Measurement for Biotechnique
生物控制论 Biocybernetics
生物流变学 Biorheology
生物物理 Biophysics
生物学专题 Currents Issues in Biology
生物医学超声学 Biomedical Supersonics
失效分析 Invalidation Analysis
诗歌美学 Aesthetics of Poetry
时间序列 Time Sequence
实变函数 Functions of Real Variable
实验分析 Experimental Analysis
实验力学 Experimental Mechanics
实验力学基础 Basis of Experimental Mechanics
实验流体 Experimental Flowing Object
实验应力分析 Analysis of Experimental Stress
世界近现代经济史 Modern History of World Economy
世界近现代史 Modern History of the World
世界文化史 History of World Culture
世界政治经济与国际关系 World Politic Ecomony &International Relationship
适应控制系统 Adaption Control System
市场学 Science of Market
市场研究 Research on Market
市场预测 Market Predicting
输入输出设计原理 Principle of Input and Output Designing
书法 Handwriting
数据结构 Data Structure
数据库概论 Introduction to Database
数据库基础 Basis of Database
数据库技术 Technique of Database
数据库设计与分析 Design & Analysis of Database
数据库系统原理 Principles of Database System
数据库应用 Application of Database
数据库原理及应用 Principle & Application of Database
数控机床 Digit Control Machine Tool
数控技术 Digit Control Technique
数理方程 Mathematical Equations
数理方程积分变换 Integral Transmission of Mathematical Equation
数理方程与特殊函数 Equations of Mathmatical Physics & Special Functions
数理逻辑 Mathematical Logic
数理统计 Mathematical statistics
数量经济 Quantity Economics
数学分析 Mathematical Analysis
数学规划 Mathematical Planning
数学模型 Mathematical Modening
数学物理方法 Method of Mathematical Physics
数值电路 Digital Circuit
数值分析 Numerical Analysis
数值计算 Digital Computation
数字测量技术 Digital Measuring Technique
数字测量实验技术 Experimental Technique of Digital Measuring
数字测试实验技术 Experimental Technique of Digital Testing
数字电路 Digital Circuit
数字电路及微机原理 Digital Circuit & Computer Principles
数字电视 Digital Television
数字电子基础 Fundamental Digital Electionics
数字电子技术 Digital Electronic Technique
数字电子技术基础 Fundamental Digital Electronic Technique
数字电子技术设计与实验 Experiment & Design of Digital Electron Technique
数字电子线路 Digital Electrical Circuitry
数字电子与微机原理 Digital Electronics & Principle of Microcomputer
数字仿真 Digital Simulation
数字化测量技术 Digital Measuring Technique
数字控制及微机控制技术 Digital Control & Microcomputer Control Technique
数字逻辑 Digital Logic
数字图象处理 Digital Image Processing
数字系统逻辑设计 Logical Design of Digital System
数字系统设计 Design of Digital System
数字信号处理 Digital Signal Processing
双曲线方程 Hyperbolic Equation
水电能源学 Science of HydrOelectric Enelgy
水电站过渡过程的特殊问题 Special Problems in the Transition of a Hydropower Station
水电站计算机控制 Computer Control in Hydropower Station
水电站经济运行 Economic Operation in Hydropower Station
水电站控制系统分析 Analysis of Control System in Hydropower Station
水电站自动化 Automation of Hydropower Station
水动力学 Water Dynamics
水机工艺结构分析 Technics Structure Analysis of Hydraulic Machinery
水力机械测试技术 Test Technique of Hydraulic Machinery
水力机械的汽蚀 Gas Etching of Hydraulic Machinery
水力机械调节 Adjustment of Hydraulic Machinery
水力机械强度计算 Intensity Calculation of Hydraulic Machinery
水力机械原理 Principles of Hydraulic Machinery
水力机械制造工艺及结构分析 Manufacturing Technique & Structure Analysis of Hydraulic Machinery
水力机械制造工艺学 Manufacturing Technique for Hydraulic Machinery
水力学 Hydraulics
水轮机 Water-Turbine Engine
水轮机调节 Water-Turbine Engine Adaption
水轮机调节系统 Adaptive System of Water-Turbine Engine
水轮机水力设计 Hydraulic Design of Water Engine
水轮机原理及水力设计 Principles of Water-Turbine Engine & Design of Water Engine
水轮机原理与CAD Principle of Water-Turbine Engine & CAD
水轮水力设计 Hydraulic Design of Water Engine
水现代控制理论 Modern theory of Water Controling
水质稳定技术 Stability Technique of Water Quality
思想教育 Virtue Education
素描 Pencil Sketch
速冻技术 Technique of Speed Freezing
塑性力学 Plastic Machanics
算法语言 Algorithmic Language
随机过程 Stochastic Process & Time Series Analysis
随机运筹学 Randomized Operational Research
锁相技术 Phase Lock Technique
谈判技巧 Negotiation Skills
唐宋诗词 Poetry & Prose of Tang & Song Dynasties
陶瓷材料学 Science of Ceramic Material
陶瓷工艺原理 Principle of Pottery Technology
特种泵 Special Pump
特种加工工艺 Special Working Technology
特种压缩机 Special Compressor
特种铸铁 Special Casting Iron
特种铸造 Special Processes of Metal Castings
体育 Physical Education
天线原理 Principle of Antenna
铁磁学 Ferromagnetics
铁电半导体 Ferro-Electric Semiconductor
铁电材料与器件 Ferro-Electric Material and Element
铁电压电材料与器件 Ferro-Voltage Electric Material and Element
铁氧体材料 Ferrite Material
听说训练 Practice on Listening & Speaking
通风机 Ventilator
通信电子线路 Electronic Circuit of Communication
通信原理 Principle of Communication
通讯写作专题 Current Issues on Report Writing
同步控制原理 Principle of Synchronic Control
统计 Statistics
统计计算 Experiment of Applied Physics
统计检查与质量控制 Statistic Check and Quality Control
统计物理 Statistical Physics
统计信号分析 Analysis of Statistical Signal
统计学 Statistics
统计学原理 Principle of Statistics
统计学原理与工业统计 Principle of Statistics & Industrial Statistics
统计原理 Statistics
投入产出分析 Analysis of Input and Output
投入产出技术 Input and Output Technique
透平机械三元流动 Three-dimensional Flow of Turbine Machinery
透平膨胀机 Turbine Expansion Engine
透平式压缩机特性模拟 Analog of Performance of Turbine Compressor
透平压缩机强度 Tensile of Turbine Compressor
图论 Graph theory
图论算法 Algorithm on Graph theory
图论与组合 Graphing & Grouping
图论与组合优化 Graphing & Optimal Grouping
土力学与地基 Soil Mechanics and Foundations
托福测试 Test of English as a Foreign Language
拓朴学 Topology
外部设备讲座 Lectures on Peripherial Equipment
外部设备维修 Repairment of Peripheral Equipment
外国古代建筑史 History of Western Ancient Architecture
外国文献阅读 Readings of Foreign Literature
外国文学史 History of Foreign Literature
外国文学作品选译 Selected Translations of Foreign Literary Works
外国物流 Foreign Material Flow
外国物资管理 Overseas Material Management
外国新闻事业史 History of Overseas Journalism
外贸会计 Foreign Business Accountancy
外贸英语 Foreign Business English
外设概论 Introduction to Peripheral Equipment
外设实验 Experiment on Peripheral Equipment
往复泵及其它类型泵 Reciprocating Pump & Other type Pumps
微波测量技术 Microwave Measurement Technique
微波电路计算机辅助设计 CAD of Microwave Circuit
微波技术 Microwave Technique
微波技术基础 Basis of Microwave Technique
微波技术与天线 Microwave Technique and Antenna
微波器件 Microwave Device
微波器件及电路 Microwave Device and Circuitry
微波铁氧体器件 Microwave Iron Oxide Elements
微波网络 Microwave Net
微波遥感 Microwave Remote Sensors
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微分方程数值解 Numerical solution of partial defferential equatio
微分几何 Defferential Geometry
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微观经济学 Micro-Economics
微机管理系统概论 Introduction to Microcomputer Administration Systo
微机和程序逻辑 Microcomputer &Program Logic
微机化设计 Microcomputerization Design
微机化仪器 Microcomputerized Instrument
微机化仪器仪表 Microcomputerized Instrument & Meter
微机汇编语言程序设计 Microcomputer Programming in Assembly Languages
微机技术课程设计 Course Exercise in Microcomputer Technology
微机继电保护基础 Basic Computer Relay Protection
微机控制技术 Control Technique of Microcomputer
微机控制系统 Control System of Microcomputer
微机励磁检测系统 Magnetic Excitation Test System of Microcomputer
微机励磁控制系统 Magnetic Excitation Control System of Microcomputer
微机实验与设计 Experiment & Design of Microcomputer
微机数据管理 Microcomputer Data Administration
微机应用 Application of Microcomputer
微机应用技术 Application Technique of Microcomputer
微机原理 Principle of Micro-computer
微机原理及接口技术 Principle & Interface Technique of Micro-computer
微机原理及应用 Principle & Application of Microcomputer
微机原理与外设 Principle of Microcomputer & Peripheral Equipment
微机在并网中的应用 Application of Microcomputer in Parallel Network
微机在压缩机中应用 Application of Microcomputer in Compressor
微机在医学中的应用 Application of Microcomputer in Medicine
微机在铸造技术中的应用 Application of Microcomputer in Casting
微生物学 Microbiology
微型机及应用 Microcomputer & its Application
微型计算机控制技术 Microcomputer Controling Technique
微型计算机控制技术课程设计 Course Exercise in Microcomputer Principles
微型计算机原理及应用 Principle & Applications of Microcomputer
微型计算机原理课程设计 Course Exercise in Microcomputer Principles
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无机化学 Inorganic Chemistry
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物资企业经营学 Enterprise Management for Materials
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西方美术史 History of Western Art
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吸收式制冷机 Absorption Refrigerator
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液压传动 Hydraulic Transmission
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仪器物理学 Instrumental Physics
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英美报刊选读 Selected British & American Newspaper Readings
英美概况 British & American Culture and Society
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英美文学史 History of British & American Literature
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粘性流体力学 Viscous Fluid Mechanics
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中国古典小说选讲 Selected Readings of Classical Chinese Novels
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力晶爾必達合蓋12吋廠www.tool-tool.com

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力晶爾必達合蓋12吋廠
Subject: 力晶爾必達合蓋12吋廠-公司名稱為"瑞晶"喔(不是謠傳的"晶達")

力晶與日本記憶體大廠爾必達（Elpida）在台灣中科合資興建12吋晶圓廠案底定，據了解，新公司名叫「瑞晶」，力晶、爾必達各持約一半股權，力晶副董事長蔡國智將在瑞晶擔任董事長或總經理等要職，興建中的力晶中科12C廠將轉售給新合資公司。

力晶與爾必達今（7）日將在台北宣布這項合資案，據了解，爾必達社長本幸雄已向友人證實此消息，本幸雄計劃今天飛抵台灣。

經濟部次長施顏祥昨天晚間證實，這項中日半導體業合資案將於近日簽約。不過，力晶董事長黃崇仁昨晚仍對本案，三緘其口。

路透社11月初曾刊出本幸雄的專訪，本當時表示，在中國大陸蓋廠將可節省初始成本三至五成，爾必達考慮轉往大陸與中芯國際合資蓋廠，這項報導引起台灣政府關切，行政院長蘇貞昌指派經濟部長陳瑞隆協助排除相關投資障礙。

爾必達決定與力晶合資設廠，顯示台灣政府已承諾提供若干投資優惠措施。力晶與中芯都是爾必達長期代工合作夥伴，爾必達尚未停止與中芯的談判，爾必達有可能兩岸同時設廠。

力晶11月營收再創新高，加上這項合資案將底定，力晶昨天尾盤瞬間出現多筆千張大買單，股價終場上漲0.8元、收21.9元，成交量放大至18.2萬餘張。

黃崇仁日前接受本報專訪時指出，台灣投資環境應加強，「環評」往往要拖很久，影響外資來台投資的興趣。爾必達考慮設廠地點包括：台灣、中國大陸及新加坡。

力晶與爾必達的合資案，可能先以力晶興建中的中科12吋廠（12C廠）為基地，資金一半自籌，一半對外募集。新廠產能由雙方平分，力晶與爾必達共同分享12C廠的技術、研發，新公司未來將導入70奈米製程，預計明年第三季起投產。力晶已於第三季末進行70奈米試產，明年第二季力晶12A、B廠也將導入70奈米製程。

【2006/12/07 經濟日報】
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半導體電子級化學品www.tool-tool.com

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對於半導體製造中所使用的化學品，強調不純物的濃度。若有金屬殘留在矽晶圓表面，再經過一些熱製程後會讓金屬擴散進入矽晶圓裡。造成不可控制的雜質污染會使得表面阻值下降。因此如擴散前清洗、薄膜沉積前清洗等都希望能將晶圓表面利用濕式化學清洗將表面微粒、金屬污染物等去除。因此所用的化學品也應使用低金屬不純物濃度等級。成分清楚部分我們可分無機酸鹼，混酸和有機溶劑、混合溶劑和一些配方化學品如去光阻液、研磨液、化學研磨後清洗液和電鍍液。

運用於半導體的電子化學品範圍相當廣，對於液體類產品。依照用途可以分為濕蝕刻、前段製程清洗、微影製程相關化學品和後段光阻去除、後段乾蝕刻/灰化後清洗、化學研磨液和銅電鍍液。

蝕刻

在半導體製程中經過蝕刻來定義圖形以發揮半導體元件的特性。而蝕刻可說是在晶片上先以一層遮蔽層並裸露部分區域(或全部裸露)，將部份或全部的薄膜去除，經過蝕刻後留下所需要的圖案。所謂遮蔽層可為光阻或另一可阻擋蝕刻的材質，通常為光阻或蝕刻率較慢的薄膜。



談論蝕刻時會有幾個基本概念如蝕刻率、選擇比、方向性和etch bias等會先介紹如下

1. Etch rate，為薄膜在單位時間內薄膜蝕刻掉的厚度稱為蝕刻率。對於相同的薄膜，沉積溫度不同、是否有參雜其他離子或沉積方式不同而會有不同的蝕刻率。因此考慮蝕刻率時需要同時考慮薄膜本身。
2. Selectivity，蝕刻薄膜與遮蔽層蝕刻率的比值。分母為需要被蝕刻的薄膜的蝕刻率，分子為遮蔽層的蝕刻率。蝕刻過程中，遮蔽層可以被消耗或蝕刻，有時遮蔽層的蝕刻率也需要控制來確保垂直結構。
3. Directionality，對於蝕刻而言方向性所指為對於不同的方向的蝕刻率的量測，一般以垂直晶片方向的蝕刻率除以晶片水平側向的蝕刻率；若為等方向性蝕刻( Isotropic etch) 則水平側向的蝕刻率相等，若有側蝕則為非等向性蝕刻( Anisotropic etch)。討論方向性時遮蔽層垂直的結構、是否被蝕刻或消耗或剝離等需一並加以考慮。
4. Etch bias，為水平方向薄膜與原先遮蔽層的差異。與Directionality相同地也需考慮遮蔽層。



在矽半導體製程中所使用的蝕刻製程可以依據蝕刻方式分為乾式與濕式蝕刻。所謂乾式蝕刻為利用特定或混合的氣體在真空及以電漿磁場高能激發增強離子能量來進行物理或化學蝕刻。濕式蝕刻為將晶片浸泡于特定化學溶液中利用化學反應來蝕刻。

濕蝕刻所指為化學溶液與固體表面產生反應。反應物利用擴散的方式通過一層邊界層 (Boundary layer) 到達固體表面。反應物與表面的分子產生化學反應，生成可溶性或氣體反應物，反應物再經由擴散方式通過邊界層溶解於溶液中。所以整體來看濕蝕刻的重要參數包括濃度、溫度、反應時間、流體攪拌方式等。

進一步討論又包括反應物與生成物濃度、擴散速率、生成物溶解度、反應方式與速率等。高濃度反應物則會加速因濃度梯度產生的擴散速率，生成物快速的離開反應表面也會使得蝕刻率加快。當然高溫時化學反應的反應常數及反應物的活性都會增加，攪拌的方式也會影響質量傳送，如Megasonic agitation，流體流速等。這在輸送現象裡有許多的討論。在此不加贅述。本文會將焦點放在現在常用的蝕刻液與其運用以及一些製程的討論。



一般來說濕蝕刻大多為等向性蝕刻，也就是指各個方向的蝕刻率一致，會導致發生所謂的under cut。遮蔽層有時並不垂直，可能在蝕刻過程中會被消耗或者侵蝕導致圖形輪廓改變。

最早期線寬相當大時，大多採用而濕蝕刻製程來蝕刻需要去除的薄膜，當線寬不斷的縮小且越來越重視垂直結構時，許多製程就被乾蝕刻所取代了。而現今依然有許多的製程是使用濕蝕刻的，大多用在較不critical的製程上。主要的好處為設備成本較低、產能較大，一次能處理較多的晶片、具有較高的選擇性、較少的damage、較高的選擇性。



Wet Chemical etching



Hydro Fluoric acid

最濃氫氟酸的重量百分比( Assay)約49%， 矽半導體中除了矽以外最常見的為氧化矽，通常作為isolation、電容、閘極的重要材料。以濕式蝕刻去除氧化矽最常使用的為氫氟酸，反應如下

Solution

HF + H2O <-> F- + H3O+

HF + F- <-> HF2-

At Silicon surface

2HF2- + 2H3O+ + SiO2 <-> SiF4 + 4H2O

SiF4 + 2HF <-> H2SiF6



我們可以看到 F-離子在與矽反應中並不扮演任何角色。

濕式蝕刻機制為蝕刻液與裸露的薄膜起化學反應生成水溶性的產物(H2SiF6)，而常用蝕刻製程的限制步驟(rate limiting step)為蝕刻液與薄膜表面的反應。

對於氧化矽而言，不同成長方式、成長溫度、是否參雜其他元素會影響其蝕刻率。PECVD所長成的OXIDE的蝕刻率較快、HDP OXIDE蝕刻率較慢、以LPCVD、thermo Oxide的蝕刻率是最慢的。原則上沉積溫度越高 越緻密的氧化矽蝕刻率越慢

在半導體製程中需要控制穩定且較小的蝕刻率來達到微調或均勻度的控制，會考量適合的蝕刻率，故會使用稀釋過的氫氟酸。一個晶圓代工廠考量配置HF槽時會配置不同濃度的HF 槽以提供較適合的蝕刻率。在22C下 H2O:HF49% HF體積比100:1 對於Thermal oxide( 850~900C oxidation)的蝕刻率約為27A/min。對於製程線寬不斷的微縮，對於薄膜控制的要求也越大，濕蝕刻製程可控制的均勻度約5%，為了確保製程穩定性通常業界對於最低需去除厚度約60~80A( 0.18um COMS)的氧化層所需的最稀HF為100:1。最低需去除厚度約20~25A( 0.13um COMS)的氧化層所需的較稀HF為200:1~250:1。使用200:1的diluted Hydrofluoric acid 主要應用於去除native oxide 或經過APM形成的Chemical oxide。實際上矽表面經過HF蝕刻時，其矽本身並不會傷害到，又可以去除表面的氧化物或化學氧化物後，氟原子與表面的矽形成鍵結保護表面的矽原子不被氧化。有助於控制後續氧化製程的穩定度。生成物SiH2F6於diluted HF中飽和溶解度不高，因此容易形成白色powder累積於管路中，須定期清理。以熱水即可將之去除。



HF於半導體的應用

1. 於SiO2氧化成長前的清洗，會在前處裡前加入此到製程，清除矽晶圓的氧化物，以利控制氧化層的厚度。

2. 在部分製程中有沉積Polysilicon，而此Polysilicon又須與矽表面做接觸時也會在沉積polysilicon前加一道DHF 200:1作為去除影響接觸的氧化物。

3. 部分Silicon或poly silicon乾蝕刻製程後會在表面留下一些 殘留物Residue，這些殘留物為矽氟化合物，也會在O2 plasma處裡後加一到DHF 100:1來去除殘留物。

4. 當部分氧化矽蝕刻後，其結構變得較鬆散，此氧化層的品質並不穩定，也可以利用DHF將受電漿轟擊後的氧化矽去除。

5. HF也會蝕刻氮化矽，業界常在室溫下選擇以49%HF溶液為蝕刻液，多用於控片回收或晶背蝕刻。

6. H2SO4+HF可用於蝕刻BSG 去除。



Buffered Oxide Etchant

在HF中加入NH4F後形成Buffered HF溶液(BHF)，由於提供足夠的F離子濃度，對SiO2時刻較快的HF2濃度變得較高，使得蝕刻速率加快。此溶液會因為有足夠的F離子濃度，而有較長的Bath life time。與穩定的蝕刻率。並且提供較高的矽生成物飽和溶解度。另外因為含有NH4離子，因此也會蝕刻矽及多晶矽。在BHF溶液的表面張力較大，且矽蝕刻後會成為 Hydrophobic 表面，會有溶液滴狀附著舆晶片表面造成區域性過度蝕刻影響均勻性，也又部分製程需要去除Via或Trench結構內的氧化物，所以會在其中加入介面活性劑，降低表面張力，有效潤濕表面的結果可以達到較佳的均勻性，也不易因表面潤濕性不足而形成微泡致使表面蝕刻不均。



HF+NH4F+ SiO2---(NH4)2SiF6

生成物(NH4)2SiF6容易在管路中形成 白色powder，降低NH4F濃度 或增加HF濃度可增加其溶解度，僅含NH4F濃度約10%的容液生成物溶解度約9% g/100gBHF)，若HF濃度提高至6%，生成物濃度可以提高至13%左右。

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热等静压FGH95粉末涡轮盘www.tool-tool.com

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汪武祥　毛健　呼和　龚章汉　杨万宏　邹金文

摘要：采用氩气雾化和等离子旋转电极雾化两种制粉工艺制备的FGH95粉末和双韧化（颗粒界面韧化+热处理强韧化）热等静压近尺寸成形盘件制备工艺，制备了FGH95粉末涡轮盘。性能达到国外同类合金的A级水平并装机通过了发动机的盘件结构试验与试车。
关键词：FGH95；粉末冶金；热等静压；涡轮盘
中图分类号：TG146.1+5　文献标识码：A　文章编号：1001-4381（1999）12-0000-00

As-HIP FGH95 Powder Metallurgy Superalloy Turbine Disks

WANG Wu-xiang,MAO Jian,HU He,GONG Zhang-han,YANG Wang-hong,ZOU Jin-wen
(Institute of Aeronautical Materials,Beijing 100095,China)

Abstract：FGH95 powder metallurgy superalloy and the fabrication of turbine disks have been developed by as-HIP.Argon atomized(AA)powder or plasma rotating electride processed (PREP)powder has been toughened by particles boundary toughening and heat treatments,and consolidated to near net shape to produce turbine disks for an aircraft engine. The disks have been successfully passed the ground testings.
Key words：FGH95;powder metallurgy;HIP;turbin disk

　　作为高性能发动机关键部件之一的涡轮盘材料及其制造技术始终受到国内外航空工程界的特别关注。随着合金化程度的提高，合金的宏观组织偏析愈加严重，工艺性能恶化，传统工艺制造的高温合金在高推比发动机上的应用受到制约。粉末高温合金具有组织均匀、晶粒细小、屈服强度高、疲劳性能好等优点，已得到广泛应用。近卅年来已从第一代粉末高温合金发展到了第二代损伤容限粉末高温合金。
　　FGH95粉末高温合金是一种高合金化的γ′沉淀强化型镍基高温合金，γ′体积含量达到45%～55%。其屈服强度比GH169高30%，在相同应力下使用温度可提高110℃，是当今650℃使用温度下强度最高的合金。该合金盘件的制造工艺路线主要有三种∶直接热等静压；挤压+超塑性锻造；热等静压+ 等温锻造。已成功地研制了FGH95粉末涡轮盘，装有DD3单晶叶片的这种盘（图1）已在国内型号发动机首次选用。本文简要介绍FGH95粉末盘的研制及其应用情况。

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图 1　FGH95粉末涡轮盘与DD3单晶叶片
Fig.1　FGH P/M superalloy turbine disk with DD3
single crystal blades

1　工艺路线与关键技术
1.1　工艺路线
　　采用氩气雾化(AA)和等离子旋转电极雾化(PREP)两种制粉工艺制备的FGH95粉末＋双韧化(颗粒界面韧化＋热处理强韧化)热等静压近尺寸成形盘件制备工艺路线如图2。

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图 2　盘件制备工艺路线
Fig.2　The process of FGH95 P/M superalloy turbine disks

1.1.1　预合金化快速凝固技术
　　采用氩气雾化和等离子旋转电极制备的FGH95成分如表1，快速凝固预合金化粉末粒度细小，微观偏析局限在单个粉末颗粒内，可有效消除合金的宏观偏析。

表 1　FGH95粉末高温合金成分（wt%）
Table 1　The composition of FGH95 P/M superalloy(wt%)
合金元素 W Cr Co Mo Nb
技术标准
(Q/6S) 3.3～
3.7 12～
14 7.0～
9.0 3.3～
3.7 3.3～
3.7
合金元素 Ti Zr Mn Fe Al
技术标准
(Q/6S) 2.3～
2.7 0.03～
0.07 ≤0.015 ≤0.5 3.3～
3.7
合金元素 B S P Si Ta
技术标准
(Q/6S) 0.006～
0.015 ≤0.015 ≤0.015 ≤0.20 ≤0.20
合金元素 C H O N Ni
技术标准
（Q/6S) 0.04～
0.09 ≤0.001 ≤0.015 ≤0.005 余
1.1.2　热等静压近尺寸成形
　　粉末盘直接热等静压制造技术是用热等静压工艺将预合金化的高温合金粉末直接近尺寸成形成盘件，不需要大型挤压、锻造设备，工序简化。同时采用热等静压过程计算机模拟技术可实现盘轴一体化等复杂盘形的近尺寸成形，毛坯净化。直接热等静压粉末涡轮盘制造成本明显低于变形粉末涡轮盘件。
1.1.3　组织均匀、各向同性
　　预合金化粉末在盘形包套中全方位、高温高压致密化成形，涡轮盘各部位组织均匀、晶粒细小、无宏观偏析，盘件各部位性能无各向异性。
1.1.4　综合性能优越
　　FGH95合金是当今650℃使用温度下强度最高、疲劳性能最好的合金，与GH4169合金相比，650℃屈服强度可提高20％；持久强度可提高 200MPa以上；在550℃总应变为0.9％时低周疲劳寿命上高一个数量级。由于采用双韧化处理技术，FGH95粉末盘裂纹扩展速率明显低于美国 Rene′95合金(见表2)(屈服强度水平相当)，在ΔK＝30MPa时与GH4169相当。

表 2　FGH95的da/dN数据及与其它合金的比较
Table 2　The comparison of da/dN properties of FGH95 and other superalloy
合金牌号 试验温度
℃ ΔK/MPa.m1／2
30 40 50 60
FGH95
(PREP95盘) 550 1.921×10－4 5．171×10－4 1.115×10－3 2.088×10－3
FGH95
(AA95盘) 550 3.268×10－4 1.001×10－3 2.379×10－3 4.831×10－3
650 6.412×10－4 1.441×10－3 2.702×10－3 4.515×10－3
GH4169 550 1.894×10－4 4.072×10－4 7.372×10－4 1.197×10－3
650 6.402×10－4 1.313×10－3 2.292×10－3 3.614×10－3
Rene′95 540 1.2×10－3 2.5×10－3 3.95×10－3 8.5×10－3
1.2　关键技术
1.2.1　粉末表面净化和表面改性及颗粒界面韧化
　　热诱导孔(TIP)和原始颗粒边界析出(PPB)是两种危害粉末盘冶金质量与力学性能的主要缺陷。原始颗粒边界碳化物析出将严重阻碍颗粒之间的扩散与连接而形成弱界面，成为裂纹优先形成源区和扩展通道。国外主要采用变形工艺加以消除。
　　本项目研究中采用粉末表面净化、粉末表面改性及颗粒界面韧化技术消除这些缺陷。研究结果表明，采用固体颗粒表面在真空温度场下解吸、脱附的机理，粉末经过真空热动态除气处理使其表面吸附的气体充分解吸，有效地减缓了原始颗粒边界析出（如图3）［1］与热诱导孔洞（TIP）缺陷。

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图 3　不同温度除气净化后的PPB析出
(a) 未脱气；(b) 室温脱气;(c) 高温脱气
Fig.3　Morphology and distribution of PPB precipitation of compacts
(a) without degas;(b) degas at RT;(c) degas at HT

　　粉末表面改性是利用粉末自由表面易于扩散的特点，通过热等静压(HIP)前的粉末预处理(PHT)，使粉末表面析出相的特征参数λ/ρ(λ-析出相间距，ρ-析出相直径)明显增大(图4)［2］，稳定性增强，从而保证HIP时颗粒界面的充分扩散，HIP后合金的颗粒界面得到韧化。结果表明，经合金颗粒界面韧化处理后，合金的塑性和持久性能提高近一倍(见图5,6)［2］，并使合金的断裂行为由沿颗粒断裂转变为穿颗粒断裂。本项目首次在国内外实现了粉末预处理在盘件制造中的实际应用，解决了国外只有通过变形才能消除的原始颗粒边界析出缺陷这一难题。
1.2.2　热等静压致密化过程计算机模拟及包套制备

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图 4　PPB特征参数随PHT温度的变化
Fig.4　The statistical results of λ/ρ of PPB

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图 5　PHT对AA95粉末合金性能的影响
Fig.5　The effect of PHT on the properties of AA95 superalloy

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图 6　PHT对PREP95粉末合金性能的影响
Fig.6　The effect of PHT on the properties
of PREP95 superalloy

　　为实现轴盘一体化涡轮盘的热等静压近尺寸成形，应用有限元模拟技术研制了FGH95粉末 HIP致密化过程分析软件，软件的模拟计算精度达1％，达到国际先进水平，实现了复杂形状包套近尺寸成形的高精度设计和盘件的近尺寸成形；该软件还能针对盘件大中心孔在热等静压过程中的扩张或收缩、包套焊缝的设计以及包套壁厚的选择等问题进行可靠的预测(图7)。采用橡皮囊液压技术，成功地制备了复杂形状的包套，保证了盘件近尺寸成形的效果和质量。

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图 7　导流盘包套封焊处热等静压的受力分析
Fig.7　The stress at the welding jont of
guide disk during HIP

1.2.3　粉面高度探测技术
　　由于粉末在除气、装入包套的整个过程中应保证全过程密闭，对粉末在包套内部的装填高度的准确探测直接关系到包套封焊质量和最终零件的密度和尺寸精度。为解决包套内部粉面高度探测问题，成功研制了内测型粉面高度探测仪，操作简便，可靠性高，探测准确度可达到100％。突破了采用射线或电子束真空焊接才能实现的难题。
1.2.4　盘件优化热处理及计算机模拟技术
　　热处理是保证盘件最终性能的关键工艺。由于粉末高温合金性能与淬裂性对冷速非常敏感，热处理既要保证得到良好的综合性能，又要保证盘件的淬火完整性。本项目研究了各种淬火介质的冷却特性、工艺-组织-性能的关系(如图8)，发展了颗粒界面韧化技术＋控制冷速的强韧化热处理技术，既保证了淬火完整性，又使FGH95粉末盘件的抗裂纹扩展性能明显改善。同时，发展了热处理过程的计算机模拟技术，通过该模拟技术可预测在一定工艺条件下盘件内部性能分布，突破了传统的涡轮盘热处理研究模式，实现了工艺—组织—性能的可预测性和可追踪性。

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图 8　淬火冷速对FGH95合金拉伸强度的影响
Fig.8　The effect of cooling rate on the
UTS and YS of FGH95 superalloy

1.2.5　喷丸强化技术
　　盘件表面完整性的改善对提高疲劳性能至关重要。本课题在国内领先开展了粉末高温合金盘件的喷丸强化技术研究，提出了直接热等静压FGH95的喷丸强化工艺。该技术通过在表面上引入残余应力场阻止疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展，减少或消除表面上及近表面层内的热诱导孔洞，提高表层材料的致密度，细化表层材料的亚晶粒尺寸，可使材料的疲劳寿命提高一倍，缺口疲劳极限提高25%以上，缺口敏感度降低50％以上，保证了盘件表面完整性。
1.2.6　盘件的超声无损检测技术与质量监控
　　缺陷是影响粉末涡轮盘使用可靠性的致命因素，也是盘件研制过程中质量控制最重要的一环。本项目建立了水淘选夹杂检测系统和夹杂图象分析系统，实现了对原材料质量的有效监控。并在国内首次自行研制成功了高精度粉末盘高频超声转盘式自动检测系统，建立了国内第一个粉末涡轮盘超声检测方法。氩气雾化 FGH95粉末盘近表面缺陷的检测精度可以达到50μm，并首次将声速测量方法用于粉末盘致密性的检测中，盘件致密性、均质性及缺陷的检测能力均达到较高水平。

2　研究与应用结果
　　FGH95合金及盘件性能水平达到国外同类合金及盘件的水平(见表3)。

表 3　合金及盘件性能数据对比
Table 3　The comparison of properties of Rene′95 and FGH95
　 室 温 拉 伸 650℃ 拉 伸 650℃
/1034MPa 538℃
R=-1
　 σb/
MPa σ0.2/
MPa δ/
% ψ/
% σb/
MPa σ0.2/
MPa δ/
% ψ/
% t/
h δ/
% Δεt=0.78％
Rene′95
A级标准 1586 1241 10 12 1427 1151 8 10 >50 >3 >6000
FGH95
合金 1728～
1731 1331～
1344 16.4～
17.0 15.3～
16.0 1513～
1534 1220～
1228 10.0～
10.8 13.5～
16.1 96～
126 3.6～
5.2 >40000
Rene′95
同类发动机
实测值 1558～
1654 1234
11～
17 15～
19 1468～
1510 1082～
1144 14

17


　


　
　
FGH95
某机盘
实测值 1637－
1680 1250－
1331 17.4－
20.0 24.4～
29.3 1569～
1651 1134～
1220 10.4～
20.7 15.3～
20.7 73－
186 4.8-
6.8 >100000

　　经某机超转及额定转速状态下的强度计算表明，应力储备明显优于国内目前综合性能最好的涡轮盘材料GH4169。粉末盘的最小破裂转速为73575rpm，最小破裂比1.64。低循环寿命也能满足设计任务书的要求。本项目在B752高速超转和疲劳试验器上按国军标涡轴发动机通用规范，成功地进行了高转速、高负荷、复杂结构粉末盘件的超转(115%)、低循环疲劳(9000rpm～45000rpm)及振动模态试验, 试验后盘件经荧光无损检测未发现异常。装有粉末涡轮盘的某发动机试车性能达到设计指标，并通过了国家评审。

作者简介：汪武祥(1941-)，男，高级工程师，长期从事粉末高温合金和粉末材料的研究工作，现任北京航空材料研究院粉末冶金与钛合金室副主任。联系地址：北京81信箱15分箱100095

作者单位：北京航空材料研究院，北京 100095

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