本发明专利技术提出一种包含至少两种难熔金属的合金和一种形成此类合金的方法。在该合金中，形成合金的较小部分的第一难熔金属——例如钽被完全溶解到形成合金的主要部分的第二难熔金属——例如钨中。可以通过在公共坩埚中提供两种难熔金属（步骤S1），通过施加电子束熔融两种难熔金属（步骤S2），混合所熔融的难熔金属（步骤S3）以及使熔融物固化（步骤S4）来形成该合金。由于在熔融状态有可能完全混合难熔金属组分，可以实现固化合金的改善的材料属性。此外，由于使用代替铼的钽以及钨，可以生产廉价且有抵抗力的难熔金属合金，该合金可以被用于例如形成X射线阳极的焦轨区域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含至少两种难熔金属的合金以及包含此类合金的X射线阳极。此夕卜，本专利技术涉及制备此类合金的方法以及制备此类X射线阳极的方法。
技术介绍
常规旋转阳极X射线管通常具有由难熔金属靶制成的X射线阳极。此类靶应该具有很多有利的属性，包括高抗温性、高机械强度和良好的导热性及高热容。X射线设备中的旋转阳极承受大的机械应力以及由X射线生成过程引起的热-机械应力。X射线是由电子轰击阳极的焦轨的生成的。施加到焦斑和接着的阳极表面的大部分能量被转换成热量，这必须进行管理。由电子轰击导致的焦斑的局部加热可能是靶角、焦轨直径、焦斑尺寸(长度X宽度)、旋转频率、所施加的功率以及诸如热导率、密度和比热的材料属性的函数。一般通过适当控制和选择上述变量来管理焦斑温度和热-机械应力。然而，在很多情况下，X射线管协议可能由于由材料属性限制导致的对修改这些变量的有限能力而受限。因此，常规旋转阳极X射线管经常受到阳极的基底材料的机械属性以及该材料从局部体积去除热量的能力的限制。通常，X射线阳极是通过各种手段用钨-铼合金制造的。当前的方法可能是机械混合钨粉和铼粉，或者使用含铼的溶剂与钨粉混合。于是两种当前实践都依靠在烧结出火(sinter fire)工艺中的铼扩散来产生钨-铼合金。铼被添加到钨焦轨以产生具有改善的延展性的合金。然而，当前合金制造工艺可能具有产生影响材料属性的差元素分布的可能性。
技术实现思路
存在对包括至少两种难熔金属的合金的需求，其中该合金具有改善的材料属性。此外，可能存在对形成此类合金的方法的需求。另外，可能存在对至少焦轨区域包括此类合金的X射线阳极以及制备此类X射线阳极的方法的需求。这些需求可以通过独立权利要求的主题来满足。本专利技术的有利实施例在从属权利要求中给出。根据本专利技术的第一方面，提出一种形成包括至少两种难熔金属的合金的方法。该方法包括优选以所示顺序的以下步骤(a)在公共坩埚中提供所述两种难熔金属；(b)通过施加电子束熔融两种难熔金属；(C)混合所熔融的难熔金属；以及(d)使熔融物固化。根据本专利技术的第二方面，提出一种制备X射线阳极的方法，其中该方法包括使用如本专利技术上述第一方面所述的方法制备合金，以及将所述合金至少施加到X射线阳极基底的一些部分，这些部分形成所述X射线阳极的焦轨区域。 根据本专利技术的第三方面，提出一种包括至少两种难熔金属的合金。在此类合金中，形成所述合金的较小部分的第一难熔金属被完全溶解在形成所述合金的主要部分的第二难熔金属中。根据本专利技术的第四方面，提出一种X射线阳极，其中，至少所述X射线阳极的形成焦轨区域的部分包含如本专利技术上述第三方面所述的合金。本专利技术的要旨可以被视为基于以下发现和理念已经观察到在当前的难熔金属合金中材料属性经常是非最佳的。材料属性的这种缺陷可能归因于形成合金的元素——即组成合金的颗粒的较差分布。通常形成合金的难熔金属是以粉末形式提供的，其中纯金属粉末的混合物被压紧、利用例如电流加热并通过例如具有退火步骤的冷却工艺进一步加工。利用此类常规加工方法，难熔金属合金可能被加工成丝线、铸块、钢筋、片材或箔材。然而，由于以包含微观颗粒的粉末的形式提供合金成分，至少两种难熔金属的原子在整个最终合金中通常不是均匀分布的。现在一种理念是在公共坩埚中提供至少两种难熔金属并且使两种难熔金属熔融， 以使得熔融的难熔金属能够容易且优选完全混合。在此，已经观察到熔融通常具有非常高熔点温度的难熔金属的有利方式可以是电子束加热，即，将包含高能电子的电子束引导到坩埚中包含的难熔金属材料上。通过施加电子束，可以实现在难熔金属的熔点之上的非常高的温度。在熔融的难熔金属已经混合之后，熔融物可以被冷却下来，由此重新固化熔融物。然后固化的熔融物形成合金，其中两种难熔金属彼此完全溶解。合金成分的这种均匀混合可以导致所制备合金的有利材料属性，例如高抗温性、高机械强度、良好的热导率、高热容等。难熔金属是一类极其抗热和抗磨损的金属。在较宽泛的解释上，哪些元素属于这一组的定义可以包括4族、5族、6族排除铀后元素但包括7族元素铼的10种元素。在狭义上，该组难熔金属至少包括五种金属钨、钥、铌、钽和铼。根据本专利技术的实施例，所制备的合金中包含的两种难熔金属是钨(W)和钽(Ta)。在此，钽可以被提供为重量百分比在5%至15%之间，优选在8%至12%之间，例如相对于整个合金重量为大约10%。合金的剩余部分可以是钨，或可以是钨并进一步包括其他元素，特别是其他难熔金属元素。虽然用于例如X射线阳极的常规难熔金属合金一般由钨(W)和铼(Re)组成以便获得足够的热强度和机械强度，已经观察到特别是铼可能极其昂贵，从而导致合金和用其制造的设备是高价格的。此外，已经观察到合金中包含的铼可能要对经常发生在X射线阳极操作过程中的一些焦轨腐蚀问题负责。此类焦轨腐蚀也被称为“滩涂化(mudflatting)”。现在已经有一种理念来用钽成分替换常规难熔金属合金一诸如具体地为基于钨的合金中包含的铼成分。钽远比铼便宜并且在延展性上超越大多数其他难熔金属。钽是黑色的、致密、易延展、非常硬、易于加工并且高度导热和导电。此外，该金属以其对腐蚀的抵抗力而闻名。此外，已经观察到通过使用代替合金中的铼的钽以及钨，可以缓解焦轨腐蚀问题(滩涂化)。对这一观察结果的合理解释可能是滩涂化起源于例如使用难熔金属合金的X射线阳极的操作过程中的分子损失。在此类阳极操作过程中，具有高动量的粒子撞击阳极焦轨的表面。已经发现，在用具有500eV能量的氩气(Ar)以ImA/cm2的通量溅射的过程中，铼的溅射率可能是470埃每分钟(470 A /min)。钨和钽可能分别具有大约340 Λ/min和380 A/min的显著更低的溅射率。相应地，通过钨以及在合金中用钽替换铼，合金的整体溅射率可能被显著地降低，由此可能缓解焦轨腐蚀问题(滩涂化)。根据本专利技术的另一实施例，合金中包含的难熔金属中的至少一种被提供为粉末。优选地，两种难熔金属成分均以粉末形式提供。粉末可以包括具有例如在2 μ m至100 μ m范围内的尺寸的颗粒。通过将难熔金属提供为粉末，两种难熔金属可以在熔融之前已经预混合到一定程度。因此，由于随后熔融的难熔金属内的混合过程可能包括扩散和对流机制，形成合金的成分在熔融过程之前预混合得越多，导致两种难熔金属成分完全溶解到彼此中的合金成分的完全混合就可以越快地实现。因此，以形成粉末的小颗粒的形式提供难熔金属成分可以显著地加速熔融的难熔金属的混合过程并且因此可以显著地缩短执行所提出的方法所需的整体持续时间。根据本专利技术的另一实施例，熔融的难熔金属被淬火以便固化。在此，“淬火”可能意味着包括两种熔融的难熔金属的熔融物被非常快速地冷却下来。例如，可以应用在2001 4至2000KS—1范围内——例如在800KS—1与1200KS—1之间的冷却率。例如，可以通过将熔融物与诸如液氮的非常冷的液体接触来使其快速冷却下来。快速冷却包括熔融的难熔金属的熔融物的一种可能方式可以是通过气体雾化的粉碎过程以便固化熔融物。在此，液体熔融物被形成为粉末以便实现精细的颗粒分布。典型地，通过倾注熔融金属经过难熔孔口来实现气体雾化过程，通常为氩气的高压惰性气体将熔融金属打碎成液滴，其被固化。利用淬火过程一即快速冷却来固化包括两种本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·徐，K·C·克拉夫特，M·何，G·J·卡尔森，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。