高品質6061-T6大口徑鋁管結構件為目前國際主流半導體裝置用關鍵材料之一│◕·。隨著我國半導體裝備業水平的迅猛發展,對高品質6061鋁合金的需求增長迅速,而國產6061鋁合金因其陽極氧化膜均勻性和緻密性差,難以滿足使用要求,該合金的進口又需要很長的週期,嚴重製約了我國半導體行業的發展│◕·。因此,實現高品質6061鋁合金的國產化要求迫切│◕·。本文透過OM,SEM,EDS,TEM等手段研究了元素配比╃··•、熔鑄工藝對6061鋁合金鑄錠組織的影響,優化了合金成分和熔鑄工藝,並深入研究了均勻化工藝以及Mn含量在均勻化過程中對第二相的影響規律│◕·。

為實現半導體裝置用高品質6061-T6大口徑鋁管結構件的國產化提供理論指導│◕·。本文研究的主要結果如下▩✘◕： 成分最佳化實驗表明,Mg/Si比╃··•、Mn/Fe比對鑄錠組織影響顯著▩✘◕：①Mg/Si比應控制在1.73-1.88之間,可獲得較好質量的陽極氧化膜│◕·。Mg/Si比為1.33(Si過剩)時,過剩Si使6061鋁合金鑄態組織中出現單質Si,均勻化後晶界處仍存在偏聚Si相,導致基體組織不均勻,影響陽極氧化膜質量│◕·。Mg/Si比大於1.73(Mg過剩)時,過剩Mg使鑄態組織晶界處Mg2Si富集量增加,均勻化後晶界處Mg2Si相回溶,對陽極氧化膜影響不大,且Mg能改善陽極氧化膜的質量,因此Mg/Si比為1.88的陽極氧化膜質量較佳│◕·。②Mn/Fe比應控制在1左右,能得到較好的鑄錠組織│◕·。Mn能影響富Fe相的形態,能有效促進a-A1FeMnSi的生成；Mn/Fe比為1時,Mn能很好的改善富Fe相的形態;Mn/Fe比小於0.5時,不能很好的改善富Fe相的形態│◕·。 冷卻速度的增加能改善結晶相的尺寸和形態及細化晶粒│◕·。鐵模鑄造時,晶界處結晶相主要為粗大的富Fe相以及少量的Mg2Si相；水冷銅模鑄造時,晶粒細小均勻,晶界處結晶相主要以Mg2Si相以及少量的骨骼狀富Fe相│◕·。電磁攪拌能減少6061鋁合金的冶金缺陷及宏觀偏析,細化晶粒並改善Mg2Si及富Fe相形態和尺寸│◕·。

6061-T6大口徑鋁管 均勻化實驗過程中,Mn含量會影響均勻化程序,Mn含量為0.036%的6061鋁合金較佳均勻化工藝為570℃/24h,Mn含量為0.14%的6061鋁合金較佳均勻化工藝為570℃/12h│◕·。Mn含量的增加對Mg2Si的回溶無明顯影響,但能夠促進粗大富Fe相的球化│◕·。TEM組織觀察表明,均勻化過程中富鐵相會發生轉化和析出兩種相變│◕·。其中轉化相變分為兩種▩✘◕：①p-A14.5FeSi相→α-Al8Fe2Si相②p-A14.5FeSi相→α-AlMnFeSi相│◕·。過程②的相變程度受Mn含量的控約,Mn能促進該過程的轉變│◕·。同時均勻化過程中會析出彌散的顆粒狀富鐵相