[发明专利]一种三明治结构Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取方法

权利要求书

1.一种三明治结构Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取方法，其特征在于：所述中间层的选取方法包括以下步骤：

(A)建立Co靶材背板扩散焊组件几何模型：

将Co靶材背板扩散焊组件结构进行简化处理后，建立组件几何模型，具体按步骤(A1)、(A2)和(A3)处理：

(A1)建立Cu背板模型：以Cu背板的下底面的圆心为坐标原点，靶材背板组件结构的径向为X轴方向，组件厚度方向为Z轴方向建立半径为r1、厚度为t1的Cu背板模型；

(A2)建立中间层模型：建立半径和厚度分别为r1和t2的中间层模型；

(A3)建立靶材模型：建立半径为r 1和厚度为t 3的靶材结构模型；

(B)建立靶材背板扩散焊组件受力数学模型，按照如下步骤(B1)、(B2)和(B3)进行：

(B1)靶材背板扩散焊组件中的残余应力为二维平面应力，定义背板的厚度、弹性模量、热膨胀系数、平均应力、平均应变分别为t1、E1、α1、σ1、ε1；定义中间层的厚度、弹性模量、热膨胀系数、平均应力、平均应变分别为t2、E2、α2、σ2、ε2；定义靶材的厚度、弹性模量、热膨胀系数、平均应力、平均应变分别为t 3、E3、α3、σ3、ε3；

(B2)建立背板、中间层、靶材的应力应变关系，如公式(1)-(3)所示；

背板：σ1＝E1×ε1                       (1)；

中间层：σ2＝E2×ε2                   (2)；

靶材：σ3＝E3×ε3                           (3)；

(B3)建立热膨胀系数与应变的关系：

靶材背板扩散焊组件中的残余应力是由靶材、背板、焊接层热膨胀系数的不匹配引起的，因此热膨胀系数与应变的关系如公式(4)-(7)所示，且靶材背板扩散焊组件中的应力满足应力平衡公式(8)；

ε12＝ε1-ε2＝(α1-α2)×(T_室温-T_焊接温度)                     (4)；

ε23＝ε2-ε3＝(α2-α3)×(T_室温-T_焊接温度)                      (5)；

F1+F2+F3＝0                                         (8)；

公式(4)-(8)中：ε12为无约束时冷却过程中背板热应变和中间层热应变的差值，ε23为无约束时冷却过程中中间层热应变和靶材热应变的差值，T_室温为室温，T_焊接温度为扩散焊温度；F1为组件中背板的应力，F2为组件中中间层的应力，F3为组件中靶材的应力；

(C)令T_室温-T_焊接温度＝ΔT，联立公式(1)-(8)，求解出F1、F2、F3，如公式(9)-(11)所示；

(D)根据步骤(C)建立的F1、F2、F3的求解公式，得出靶材、中间层、背板中残余应力与各部分热膨胀系数之间的关系，以此为依据进行靶材背板扩散焊组件中间层的选择。

2.根据权利要求1所述的三明治结构Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取方法，其特征在于：所述三明治结构Co靶材背板扩散焊组件包括Co靶材、Cu背板以及Co靶材与Cu背板之间的中间层，该组件采用扩散焊工艺制备而成。

3.根据权利要求1所述的三明治结构Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取方法，其特征在于：步骤(A)中，对Co靶材背板扩散焊组件结构进行简化处理的方式为：忽略背板中的冷却通道结构；忽略扩散结合界面处锯齿状结构，设置为平直界面；Co靶材背板组件结构具有轴对称结构，因此选取靶材背板组件结构的一个子午面，进行二维平面分析代替三维分析。

4.根据权利要求1所述的三明治结构Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取方法，其特征在于：步骤(C)中，根据公式(9)-(11)所示的F1、F2、F3的求解公式能够得出如下结论：

(C1)靶材背板扩散焊组件中背板的应力F1与背板的热膨胀系数α1成正相关，与中间层的热膨胀系数α2成负相关，与靶材的热膨胀系数α3成负相关；

(C2)靶材背板扩散焊组件中中间层的应力F2与背板的热膨胀系数α1成负相关，与中间层的热膨胀系数α2成正相关，与靶材的热膨胀系数α3成负相关；

(C3)靶材背板扩散焊组件中靶材的应力F3与背板的热膨胀系数α1成负相关，与中间层的热膨胀系数α2成负相关，与靶材的热膨胀系数α3成正相关。