高純度鋁鈧合金的制備

文 康，黃美松，2，劉 華，2，周 煌，樊玉川，2，趙瑞山

（1.湖南稀土金屬材料研究院，湖南 長沙 410126；2.稀土功能材料湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410126）

1971年，美國鋁業（Alcoa）的Willey［1］通過研究發現在一系列含鈧0.1% ～1%的鋁合金中，鈧的加入可顯著提高鋁合金的強度，并據此發表了首個含鈧鋁合金的專利。由此開始，全球關于鋁鈧合金制備以及金屬鈧在鋁合金中作用機制的研究逐漸開展了起來。微量鈧合金化的鋁合金強度高，韌性好，可焊性和防腐蝕性能優良，是新一代航空航天、航海等領域的結構材料，近年來，隨著科學技術和諸多行業的高速發展，鋁鈧二元合金的應用領域也日益廣泛。目前，低鈧含量的鋁鈧二元合金（通常Sc的質量百分含量低于2%）主要用于鋁合金改性，以改善合金強度、韌性、焊接以及耐蝕等性能［2～4］；此外，鋁鈧合金還被用作半導體封裝的互連線，較其它鋁合金互連線而言，鋁鈧合金互連線的熱穩定性更佳，其在100℃甚至200℃以上的溫度下，仍可保持高強度［5，6］。

在通信領域，隨著5G時代的來臨，作為一種具有高介電強度的壓電半導體材料，ScAlN成為了最有希望替代智能手機中射頻濾波器所用氮化鋁（AlN）的新材料。通過在AlN中摻入鈧，可以提高材料的機電耦合系數和壓電系數，實現更有效的機械能—電能轉換，從而提高射頻元器件的工作效率。一般來說，AlScN的制備是通過在高純度氬氣＋氮氣的氣氛環境中使用Al-Sc合金靶進行濺射制得的［7，8］。此外，鋁鈧合金靶材還可應用于微電機系統上，在高新技術和國防工業領域均有著極高的價值。……