快淬速度和Ce添加对Zr-Ti-V快淬带吸气性能的影响

作者：钱澄源; 艾永昌; 苏童; 周超; 刘兴光; 侯雪玲^*

来源：真空与低温, 2020, 26(02): 101-107.

• 吸气剂
• 熔体快淬
• 吸氢动力学
• PCT曲线

对于MEMS(Micro-electro-mechanical Systems)芯片器件,特别是单兵作战用的红外热辐射仪等传感器,吸气材料的吸气动力学、吸气热力学等参数对其MEMS芯片的稳定性、安全性、灵敏性和寿命至关重要。以Zr0.9Ti0.1V2为基体合金,采用快速凝固法和稀土元素Ce合金化法,研究了不同快淬速度和Ce元素的添加对快淬带的微观组织结构和相结构的影响,模拟MEMS器件真空封装工艺条件和真空封装后腔体的环境,测试了Zr0.9-xTi0.1V2Cex(x=0,0.025、0.05、0.075、0.1)合金快淬带的吸气性能等参数。结果表明,较高的快淬速度和适量Ce的添加能够有效地细化晶粒和减少Zr0.9-xTi0.1V2Cex快淬带中氧化物相Zr3V3O的生成提高吸气材料在制备过程中的抗氧化性。当Ce的含量为0.05时,快淬带具有较好的吸氢性能,可使模拟MEMS器件工作环境的压力达到1×10-3Pa以下。Ce的加入使PCT(压力-组分-温度)曲线的平台更为平坦宽化,固溶氢气的稳定性提高,吸氢量增大。Zr0.85Ti0.1V2Ce0.05快淬带具有较大的焓变值,与H结合能力强,更易吸氢。根据Van’t Hoff关系外推出快淬带室温下的平台压力在10-14～10-13Pa之间,提高了器件的稳定性。Zr0.85Ti0.1V2Ce0.05快淬带优良的性能能够满足MEMS器件的应用。

• 单位
  上海大学; 兰州空间技术物理研究所