電子束物理氣相沉積技術被采用制備大尺寸高溫合金薄板，靶基距和不同坩堝中錠料蒸發(fā)速率對厚度均勻性的影響規(guī)律被研究。研究結果表明，靶基距對錠料的有效蒸發(fā)效率和厚度均勻性具有重要影響。靶基距低，有效蒸發(fā)效率高，反之，靶基距高，有效蒸發(fā)效率低。靶基距與錠料的有效蒸發(fā)效率成反比關系。調(diào)整不同坩堝中錠料蒸發(fā)速率，可獲得不同的薄板厚度分布。當靶基距為h = 50 cm，2 號坩堝蒸發(fā)量為83%，4 號坩堝蒸發(fā)量為17% 時，沉積薄板厚度分布均勻性最好，在r≤450 mm 范圍內(nèi)薄板厚度分布滿足國家薄板厚度公差標準。理論計算與實驗結果相符合表明模型合理。

　　電子束物理氣相沉積(EBPVD)是真空沉積技術的一種，是利用高能電子束加熱目標靶材料熔化蒸發(fā)，蒸氣以原子或原子團形式凝結到目標基體上形成薄膜，具有蒸發(fā)速率高、無污染和成分易于控制等特點，被廣泛應用于薄膜與涂層的制備。采用該方法制備的陶瓷熱脹涂層，可獲得平行于生長方向的柱狀晶組織，具有良好的抗熱震性能，可大幅提高涂層的熱疲勞抗力和高溫條件下的使用壽命，近些年來采用該項技術制備熱障涂層一直是各國研究熱點。隨著EBPVD 技術的進步和某些功能材料發(fā)展的需要，EBPVD 作為一種氣相凝鑄凈成型技術，在一些大尺寸難軋制極薄板材料和精密零件制備等方面取得了很大進展。

　　大尺寸薄板材料的厚度分布均勻性是其應用的一個重要指標，均勻性的好壞決定了其應用前景。同時，由于沉積的是大尺寸體材料，靶材的消耗量巨大，因而靶材有效蒸發(fā)效率作為生產(chǎn)成本的一個重要考量參數(shù)，對沉積過程經(jīng)濟性具有重要意義。有效蒸發(fā)效率是指錠料凝結在基板上的質(zhì)量與錠料蒸發(fā)出來的質(zhì)量比值。因此有必要從理論上對其厚度分布進行分析與計算，并對沉積薄板的板形和有效蒸發(fā)效率進行預測和設計。

　　本工作根據(jù)真空蒸鍍中小面源具有方向性的發(fā)射特性，即余弦角度分布(Knudsen) 規(guī)律，同時結合EBPVD 自身發(fā)射特點，建立了一個多錠料蒸發(fā)理論模型，討論了靶基距和不同坩堝蒸發(fā)速率對厚度均勻性和有效蒸發(fā)效率的影響，并對實際沉積薄板厚度分布進行了預測。

　　1、理論模擬

　　為了方便厚度分布理論模型計算，三個假設被設定，如下：

　　(1) 因真空室氣壓較低，分子平均自由程遠大于坩堝到基板表面的距離，因而忽略蒸發(fā)粒子與殘余氣體粒子碰撞引起的散射，蒸發(fā)粒子運動遵循直線方式；

　　(2) 忽略蒸發(fā)粒子間發(fā)生碰撞；

　　(3) 當蒸發(fā)粒子與基板發(fā)生碰撞，蒸發(fā)粒子瞬間凝結在基板表面。

　　4、結論

　　(1) EBPVD 凈成型技術制備大尺寸高溫合金薄板，坩堝位置、靶基距和不同錠料蒸發(fā)速率對薄板厚度均勻性和有效蒸發(fā)效率具有重要影響。

　　(2) 坩堝位置距離基板中心投影位置近，有效蒸發(fā)效率高，反之，有效蒸發(fā)效率低。

　　(3) 靶基距低，有效蒸發(fā)效率高，反之，靶基距高，有效蒸發(fā)效率低。靶基距與錠料的有效蒸發(fā)效率成反比關系。

　　(4) 調(diào)整不同錠料蒸發(fā)速率，可獲得不同薄板厚度分布。當靶基距為h = 50 cm，2 號坩堝蒸發(fā)量為83%，4 號坩堝蒸發(fā)量為17% 時，沉積薄板厚度分布均勻性最好，在r≤450 mm 范圍內(nèi)薄板厚度分布滿足國家標準。