铜/金刚石复合材料热导率正交实验研究

采用高温高压法制备了铜/金刚石复合材料.通过正交实验法研究了复合材料中金刚石粒度的不同尺寸和对应的体积比、铜和金刚石的体积比及保压保温时间等各种因素对复合材料热导率的影响.结果表明:铜和金刚石的体积比因素对热导率的影响最大,而金刚石不同粒度的体积比影响最小.获得了基于提高复合材料热导率的最佳制备工艺条件是,配料中金刚石粒度尺寸为75μm和250 μm,金刚石大小粒度的配料体积比为1∶4,铜和金刚石的配料体积比为7∶3和保压保温时间为2h,该工艺条件下制备的复合材料热导率为238.18 W/(m·K).     

高温高压法制备金刚石/铜复合材料的研究

采用高温高压法制备金刚石/铜复合材料。研究金刚石体积分数、烧结压力、保温时间、烧结温度、金刚石表面金属化对金刚石/铜复合材料热导率及热膨胀系数的影响。实验表明:金刚石体积分数70%,烧结压力2 GPa,烧结时间300 s,烧结温度1200℃时,金刚石/铜复合材料热导率达426 W/（m·K）。      

粉末冶金法制备金刚石/铜复合材料热导率研究

为研制更高热导率的产品,采用粉末冶金法将金刚石与高纯度铜粉热压在一起,制备新型金刚石/铜复合材料。通过正交分析法,研究了金刚石/铜复合材料热导率的影响因素。结果表明:用粉末冶金法制备的金刚石/铜复合材料,其热导率最高为245.89 W/（m·K）。对金刚石/铜复合材料热导率影响最大的因素是金刚石与铜粉的体积比,并且随着体积比的增大,金刚石/铜复合材料热导率逐渐下降。金刚石/铜复合材料的致密度以及界面结合程度是影响金刚石/铜复合材料热导率大小的重要因素,致密度高、界面结合好的复合材料热导率高,反之则低。      

表面镀钨层对金刚石/铜复合材料热导率的影响

采用真空微蒸发-扩散镀技术,在金刚石表面镀覆不同厚度的钨层,并结合真空熔渗法制备金刚石铜复合材料。通过X射线衍射分析镀覆层相结构,采用扫描电镜观察镀覆层表面微观形貌和复合材料中金刚石与铜界面结合形貌,分析金刚石表面镀钨层组织、结构及厚度对金刚石/铜复合材料热导率的影响。结果表明:金刚石表面镀覆钨能改善与基体的润湿性;随着镀覆层均匀性和厚度增加,复合材料热导率先增加后减小;完整均匀的镀覆层可以获得较高界面热导。     

金刚石/铜复合材料在电子封装材料领域的研究进展

金刚石/铜复合材料作为新型电子封装材料受到了广泛的关注。综述了金刚石/铜复合材料作为电子封装材料的国内外研究现状,介绍了金刚石/铜复合材料的制备工艺,并从材料科学的原理综述了该复合材料主要性能指标（热导率）的影响因素,同时对金刚石/铜复合材料的界面问题进行了分析,最后对金刚石/铜复合材料的未来应用进行了展望。     

高导热金刚石/铜复合材料研究进展

金刚石/铜复合材料兼具低密度、高导热率数和可调热膨胀系数等优点,近年来成为新一代热管理材料的研究重点。通过理论、试验及模拟三个方向对金刚石/铜复合材料进行综述。回顾金刚石/铜复合材料的发展历程,总结金刚石/铜复合材料重要的颗粒混合理论模型及“三明治”复合结构经验公式,研究影响热导率和热膨胀系数等两大热学性能指标的重要因素,简述有限元模拟在金刚石/铜复合材料中的相关应用。其中,重点分析界面改性（活性改性元素种类和改性层厚度）对金刚石/铜复合材料导热性的影响。结果表明,通过界面改性、增加接触面积以及在较高温度和压力机制驱动下制备的金刚石/铜复合材料具有优异的热物理性能。最后由所得结论提出双峰金刚石、渗碳、大尺寸金刚石自支撑膜表面织构化等方法,可用来提升金刚石/铜复合材料界面结合强度和散热性能。     

金刚石化学镀铜包覆及其对铜/金刚石复合材料性能的影响

采用化学镀铜法对金刚石进行表面包覆,得到了不同铜和金刚石质量比的复合粉末,再通过进行放电等离子烧结(SPS),最终得到高金刚石体积百分含量(70vol％)的铜/金刚石复合材料.结果表明:化学镀铜包覆能明显改善所得烧结体中金刚石的分布情况;该复合材料的致密度有所提高,当金刚石体积分数达到70％时,其致密度在97.5％左右,并最终使其热导率上升,最高热导率为404 W/m·K.     

镀钨金刚石/铜复合材料的制备及导热性能（英文）

使用热扩散法在金刚石表面镀钨,并采用不同工艺参数制备镀钨金刚石/铜复合材料,观察不同样品的微观形貌,并使用激光闪射法测量样品的热导率,探索制备高热导率金刚石/铜复合材料的最佳工艺参数。研究结果表明,在金刚石表面镀钨可以改善界面结合,当镀覆时间为60 min时,镀层完整、均匀、平整,样品的热导率达到486 W/(m·K)。镀层的完整性和均匀性比镀层厚度更为重要。进一步对镀钨金刚石进行退火处理后,镀层与金刚石之间的冶金结合增强,制备得到的复合材料的热导率提高到559 W/(m·K)。     

TiO2对金刚石/铜复合材料导热性能的影响

为研究金刚石/铜复合材料界面传热对其导热性能的影响,采用放电等离子烧结制备了添加0.4～1.0 mass%TiO₂的金刚石/铜复合材料,分析了其微观结构、物相组成和热导率,研究了TiO₂对金刚石/铜复合材料导热性能的影响。结果表明：TiO₂的添加使金刚石表面变得粗糙,且在金刚石和铜的界面处形成了TiC过渡层;TiC过渡层有效地改善了金刚石和铜的结合,从而减少了裂纹及孔洞的形成,提高了声子传热效率;添加0.8 mass%TiO₂的金刚石/铜复合材料的热导率为421 W·m^-1·K^-1,达到理论热导率的73%,相比未添加TiO₂的金刚石/铜复合材料(186 W·m^-1·K^-1)提高了1.26倍。     

高导热金刚石/铜复合材料的导热研究进展

金刚石/铜复合材料具有密度低、热导率高及热膨胀系数可调等优点,且与新一代芯片具有良好的热匹配性能,因此其在高热流密度电子封装领域具有非常广泛的应用前景。然而由于金刚石与铜界面润湿性差,界面热阻高,导致材料热导率比铜还低,限制了其应用。为了改善其界面润湿性,国内外通过在金刚石表面金属化或对铜基体预合金化等手段来修饰复合材料界面,以提高金刚石/铜复合材料的热导率。本文综述了表面改性、导热模型相关的界面理论以及有限元模拟的研究进展,讨论了制备工艺、导热模型和未来发展的关键方向,总结了金刚石添加量、颗粒尺寸等制备参数对其微观组织结构和导热性能的影响规律。     

金刚石/铜复合材料中金刚石石墨化的研究

通过X射线衍射（XRD）和拉曼光谱对用作电子封装材料的金刚石／铜复合材料中金刚石的石墨化进行了研究，结果表明，利用先进的两面顶设备及工艺制备的金刚石／铜复合材料中金刚石并未石墨化，并对此结果进行了讨论。     

热压烧结制备石墨/铜复合材料的热性能研究

以天然鳞片石墨粉和纯铜粉为原料,通过真空热压烧结制备高导热石墨/铜复合材料,研究了石墨在复合材料中的排列以及石墨含量对该复合材料热导率和热膨胀系数的影响.结果表明:该复合材料中石墨层片状结构定向排列,x-y向与z向性能有明显各向异性.在烧结温度为900℃,热压压力为80 MPa时,该复合材料热膨胀系数随石墨含量的增加而减小;当石墨含量质量分数在40％以内时,铜与石墨结合紧密,该复合材料致密度达98％以上,x-y向热导率变化不大,z向热导率逐渐减小;当石墨质量分数为40％时,该复合材料x-y向热导率最大,达378W/(m·K).     

高温高压下新型金刚石/碳化硅热沉材料的热导率研究

本文针对国内外对高导热、低热膨胀系数的热沉材料需求,以金刚石为基体、硅粉为添加物,用国产六面顶压机在5.1 GPa,1 350～1 650℃的条件下,采用高压固液渗透法合成出金刚石/碳化硅陶瓷热沉材料,并对高压烧结体的相组成、密度与热导率进行了分析.研究结果表明:初始材料中硅含量、烧结时间与温度对烧结体的成分以及密度有...     

颗粒尺寸对金刚石/Al封装基板热物性的影响

利用新型液固分离技术制备40％(体积分数)-金刚石/Al复合材料封装基板,通过SEM、EPMA和XRD观察和分析复合材料的断口形貌及界面结构,分析金刚石颗粒尺寸(90、106、124和210μm)对金刚石/Al复合材料热物性的影响.结果表明,复合材料致密度随金刚石颗粒尺寸增加呈现先增加后急剧降低的规律,在颗粒尺寸为10...     

金刚石粒径及含量对超音速激光沉积金刚石/Cu复合涂层微观结构及性能的影响

目的研究不同金刚石粒径及含量对超音速激光沉积金刚石/Cu复合涂层微观结构及性能的影响。方法利用超音速激光沉积技术制备金刚石/Cu复合涂层。采用扫描电镜和摩擦磨损测试对涂层的显微组织结构和磨损性能进行了分析,用激光闪烁法测量复合涂层的热导率。结果金刚石均匀分布在复合涂层中,原始粉末中金刚石体积分数从30%增加到50%时,复合涂层中金刚石颗粒的面积占比仅从14.01%升至16.79%,远低于金刚石颗粒在原始粉末中的含量。400目金刚石/Cu复合涂层的平均热导率为296 W/(m·K),摩擦系数为0.551;800目金刚石/Cu复合涂层的平均热导率为238 W/(m·K),摩擦系数为0.545。结论原始粉末中金刚石配比的增加并未对复合涂层中金刚石含量的提升有显著作用。金刚石/Cu复合涂层的热导率随着增强相颗粒含量的增加而降低,随着增强相颗粒粒径的增大而提高。不同粒径金刚石颗粒的添加能显著降低Cu涂层的摩擦系数,且小粒径金刚石颗粒的添加使复合涂层的摩擦系数更低和更稳定,从而使其具有更小的磨损量和磨痕宽度,表现出较优的耐磨损性能。     

CuW／CrCu整体材料的复合电导研究

在物理学的基础上建立了一个CuW假两相合金的电导率模型和一个CuW/CrCu整体材料的复合电导率模型，并用实验值对其进行了验证和修正。     

Cu粉含量对PTFE基复合材料导热性能影响的数值分析

利用ANSYS参数化有限元分析技术,分析铜粉颗粒均匀分布于PTFE基复合材料的温度分布规律及其有效热导率与铜粉含量的关系,并与试验结果进行了对比。结果表明,铜粉含量对PTFE基复合材料的导热性能有显著影响,其含量与热导率接近线性关系。数值分析结果与试验结果相吻合,说明了模拟结果的可靠性。本研究结果将为PTFE基复合材料的高导热性能设计和应用提供参考。     

304不锈钢复合电镀镍-膨胀石墨导热性能

通过一种简单而经济的电镀方法在304不锈钢表面制备镍-膨胀石墨复合材料,并对其导热性能进行研究。通过扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和能谱仪(EDS)对镀层的显微形貌及结构进行表征,通过激光粒度分布仪对膨胀石墨的粒径进行测定,通过激光导热仪测定复合镀层的导热系数。结果表明:膨胀石墨呈片状结构,缺陷少且复合镀前后缺陷基本不变。复合镀层中膨胀石墨的原子数分数为5.98%,且均匀分布。镍-膨胀石墨/304不锈钢的导热系数为16.02 W/(m·K),相比于镍/304不锈钢和304不锈钢,其导热系数分别提高了9.7%和23.8%。膨胀石墨与304不锈钢表面及镍镀层接触良好,构成了良好的导热通道,提高了镍镀层的导热性能。     

Effect of Nanometer WC Coating on Thermal Conductivity of Diamond/6061 Composites

Diamond has poor interface tolerance with Al. To enhance interface bonding, in this study, tungsten carbide (WC) nanocoatings on the surface of diamond particles were prepared using sol-gel and in-situ reaction methods. WO₃ sol-gel with two concentrations, 0.2 mol/L, and 0.5 mol/L, was, respectively, coated on diamond particles, then sintered at 1250 °C for 2 h to produce WC nanocoatings. The concentration of 0.2 mol/L WO₃ sol-gel was not enough to cover the surface of the diamond completely, while 0.5 mol/L WO₃ sol-gel could fully cover it. Moreover, WO₃ was preferentially deposited on {100} planes of the diamond. WO₃ converted to WC in-situ nanocoatings after sintering due to the in-situ reaction of WO₃ and diamond. The diamond-reinforced Al composites with and without WC coating were fabricated by powder metallurgy. The diamond/Al composite without coating has a thermal conductivity of 584.7 W/mK, while the composite with a coating formed by 0.2 mol/L and 0.5 mol/L WO₃ sol-gel showed thermal conductivities of 626.1 W/mK and 584.2 W/mK, respectively. The moderate thickness of nanocoatings formed by 0.2 mol/L WO₃ sol-gel could enhance interface bonding, therefore improving thermal conductivity. The nanocoating produced by 0.5 mol/L WO₃ sol-gel cracked during the fabrication of the composite, leading to Al₁₂W formation and a decrease in thermal conductivity.