薄膜电阻应变计利用薄膜材料在受到外界应力时，其电阻值会发生相应变化的特征，通过变换电路将电阻值变化转换为电压变化输出，以实现对被测压力的准确测量。镍铬合金电阻薄膜具有高电阻率、低电阻温度系数、较高的灵敏系数且对温度依赖小等特点，一直受人们青睐．由于镍铬合金电阻薄膜制备容易、工艺成熟、性能稳定，因而得到广泛应用，主要用于制备混合集成电路中的精密电阻薄膜。其能满足电阻应变计敏感薄膜的性能要求，因此常用于制备薄膜电阻应变计。
目前，市场上存在大量已经溅射过的废旧高纯镍铬合金靶材，为了变废为宝，高效地利用现有资源，将废旧镍铬合金靶材作为原材料全返回真空冶炼，可大大降低生产成本，增强产品的竞争力。但这种全返回料真空冶炼工艺给生产带来较大的难度，部分铸锭在锻造时易出现裂纹甚至报废情况。通过金相显微镜、电子扫描显微镜等仪器进行观察检测，查清裂纹产生的主要原因，本文提出相应解决措施，减少和避免废品出现，改善材料质量，提高产品成材室。
1、生产原理及工艺
将废旧镍铬合金靶材经过预处理后，在200 kg真空感应炉上全返回冶炼．按正常真空冶炼工艺操作，经精炼后调整至浇注温度，将合金熔液全部浇注到锭模内。整个冶炼过程的真空度维持在1Pa以内。将铸锭表面精整至无缺陷，合金锭加热至1 200℃，保温后开始锻造，去除切头切尾后，铸锭锻造成断面为90 mm x 134 mm的长坯，最后将坯料再机加工，制作成厚度8～20 mm各种规格的靶材，合金靶材工艺流程见图1。
2、检测结果及讨论
全返回真空冶炼后的镍铬合金铸锭在锻造时，少量铸锭出现裂纹甚至报废。采用金相显微镜(莱卡一DMIRM)、扫描电子显微镜(蔡司一EV018)等仪器，肉眼可见出现裂纹的锻坯，在裂纹部分取尺寸为10 mm×10 mm×10 rnm的试样，在金相显微镜和电子扫描显微镜下进行研究观察，并结合冶炼、锻造工艺过程，查找产生裂纹的原因。
2.1 锻坯表面及内部裂纹宏观观察
图2为合金铸锭经过锻造成坯后，在锭本体出现深度较浅的裂纹，锻坯边上有少量较明显的裂纹，其它部位表面光洁无裂纹。图3为切头尾后的锻坯经线切割的片料出现多处明显可见的裂纹，并且沿着中部零星分布，甚至有部分的裂纹完全贯穿片料厚度，而边上没有出现裂纹。
2.2 金相检测
从图4中金相显微镜观察结果可以看出，沿裂纹附近出现夹杂。
2.3 扫描电子显微镜检测
采用扫描电子显微镜在图5位置处对基体形貌分析检测，可以看出基体部位致密完整无缺陷。图6为产生裂纹位置处的形貌检测结果，可以看出，裂纹处出现不同的夹杂物，视场中出现有白色夹杂物，呈分散分布，形状各异。
分别在图5中的谱图1位置和在图6中的谱图2位置处检测成分，其结果见表1和表2。
从表1可知，基体部分只有镍和铬二种基体元素，纯度很高，没有出现其它元素。表2检测结果中碳、氧元素的比例较大，镍和铬的比例很少，另外还存在一些含量不高的其它元素。
2.4 分析与讨论
从肉眼观察和金相显微镜以及扫描电镜的微观检测结果可知，镍铬合金锻坯边上出现裂纹的主要原因是铸锭未精整干净；合金坯内部产生裂纹主要是由夹杂物引起的．坯料内在裂纹处形成碳、氧化合物而构成了裂纹源．在炉中加热时，由于夹杂物的熔点低于铸锭锻造的温度，以熔融状态存在晶粒之间，导致在锻造时锻坯内部产生裂纹。在合金中，夹杂物通常与基体的弹性和塑性存在较大的差别，对合金塑性影响很大，容易形成裂纹源．当镍铬合金铸锭在锻造发生形变时，内部夹杂物与基体同样发生变形，并且随着变形量的增大，在夹杂物周围形成的应力也逐步增大．当应力增加到某一临界值时，夹杂物或者自身破碎，或者使自身与基体脱离而形成裂纹源．随着变形的继续，裂纹源不断产生和扩展，最终形成空洞或者裂纹。
通过对原材料和生产操作等记录资料进行分析，形成夹杂物的主要原因有如下几个方面。
1)废旧的镍铬合金材料表面粘附有大量的油污，干燥后存在原材料表面，经过简单处理未能完全去除，油污在真空冶炼时进人合金熔液，与铬等元素形成碳化物夹杂。
2)坩埚经过多次冶炼废旧镍铬合金材料后，残留在坩埚壁的杂物越来越多，在合金液面上形成渣团，成为外来夹杂物的主要来源。
3)在合金熔液温度较低的情况下进行铸锭，浇注时，液面上易结膜形成，夹杂物不能上浮而在铸锭本体内形成夹杂。
3、解决措施
1)加强废旧镍铬合金的表面清理，避免带入外来杂质，控制原材料纯净度。
2)真空冶炼精炼期要充分脱氧，出炉后要及时清除坩埚壁上的杂物。
3)出钢前通过控制合金浇注温度，采取合适的电磁搅拌以及精准浇注的操作，可避免铸锭夹杂物。
4、结论
1)夹杂物是全返回真空冶炼镍铬合金产生内部裂纹的主要因素。
2)通过改进措施，采用废旧镍铬合金全返回真空冶炼生产镍铬合金靶材，可生产出优质靶材产品，并能降低生产成本，增强产品市场竞争力．
参考文献
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