碳化硅颗粒增强石墨/铝复合材料的热物理性能

片层石墨/铝复合材料具有低密度、高热导率的优点,但力学性能较差,目前无法作为一种可商业化应用的电子封装材料。为了改善片层石墨/铝复合材料的热物理性能,采用真空热压法制备了碳化硅颗粒增强石墨/铝复合材料,研究了碳化硅的含量对复合材料热导率、热膨胀系数和抗弯强度的影响。结果表明,经过高频振荡工艺,碳化硅-石墨/铝复合材料中石墨的排列取向良好。添加碳化硅颗粒能明显降低复合材料的热膨胀系数,提高抗弯强度,略微降低热导率。随着碳化硅颗粒体积分数增加,碳化硅-石墨/铝复合材料内部会逐渐出现孔洞缺陷,相对密度下降。当碳化硅和石墨的体积分数分别为15vol%、50vol%时,碳化硅-石墨/铝复合材料具有最优热物理性能,此时x-y方向热导率为536 W/(m·K)、热膨胀系数为6.4×10^-6m/K,抗弯强度为102 MPa,是一种十分具有商业前景的电子封装材料。     

电子封装用SiCp/6063复合材料的制备与性能研究

目的研究体积分数与热处理工艺对Si Cp/6063复合材料热物理性能的影响规律,制备一种提高电子封装热管理能力的铝基复合材料。方法采用挤压铸造法制备体积分数分别为55%,60%,65%的Si Cp/6063复合材料,对不同体积分数的铝基复合材料分别进行热处理,比较复合材料在压铸态、退火态和T6时效处理态的性能差异。结果碳化硅颗粒均匀地分布在铝基体中,碳化硅和铝的结合良好,组织致密,没有微小的空洞和明显的缺陷。Si Cp/6063复合材料在20~50℃的温度区间内,其平均热膨胀系数约在10×10-6~13×10-6℃-1,导热系数为200~220 W/(m·K),已经基本满足电子封装基板材料的性能要求。结论随着温度的升高,复合材料的热膨胀系数呈先增加后短暂回落再增加的趋势;复合材料的热膨胀系数随着增强体体积分数的增加而减小;退火处理后Si Cp/6063复合材料的热导率明显增加。     

碳化硅颗粒和晶须增强铝锂基复合材料

综述了近年来碳化硅颗粒(SiCp)和碳化硅晶须(SiCw)增强铝基复合材料的发展,尤其是铝锂基复合材料的发展。SiC/Al复合材料的制造方法有铸造法、粉末冶金法、溅射沉积法等。碳化硅和铝的界面结合良好,由于碳化硅和铝的热膨胀系数相差六倍,因而在生产及热处理过程中收缩差所产生的错配应变会在基体中产生大量位错。人们认为,高密度的位错是SiC/Al强化的主要因素。     

增强体含量对Sip/LD11复合材料热物理性能影响

为研究增强体含量对电子封装用Si颗粒增强铝基复合材料热物理性能的影响,采用挤压铸造法制备了以高纯Si粉为增强体,LD11铝合金为基体,体积分数分别为55%、60%和65%的3种复合材料.利用金相显微镜、热膨胀分析仪、热导率测试仪等多种手段对复合材料的微观组织及热物理性能进行了研究,并对试验结果进行数值模拟.显微组织观察表明,复合材料的铸态组织均匀、致密.通过改变复合材料增强体的含量,复合材料的热膨胀系数介于(8.1～12)×10-6/℃之间可调,热导率大于87.7 W/m·℃,满足电子封装用材料的要求.Sip/LD11复合材料的热膨胀系数介于Rom模型和Turner模型之间,Kerner模型能够更好地预测Sip/LD11复合材料的热膨胀系数.热导率计算结果均大于测试值.     

热管理用高导热碳化硅陶瓷基复合材料研究进展

碳化硅陶瓷基复合材料以其高比强度、高比模量、高导热、良好的耐烧蚀性能、高温抗氧化性、抗热震性能等特性,广泛应用于航空航天、摩擦制动、核聚变等领域,成为先进的高温结构及功能材料。本文综述了高导热碳化硅陶瓷基复合材料制备及性能等方面的最新研究进展。引入高导热相,如金刚石粉、中间相沥青基碳纤维等用以增强热输运能力;优化热解炭炭与碳化硅基体界面用以降低界面热阻;热处理用以获得结晶度更高、导热性能更好的碳化硅基体;设计预制体结构用以建立连续导热通路等方法,提高碳化硅陶瓷基复合材料的热导率。此外,本文展望了高导热碳化硅陶瓷基复合材料后续研究方向,即综合考虑影响碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,优化探索高效、低成本的制备工艺;深入分析高导热碳化硅陶瓷基复合材料导热机理,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、具有优异热物理性能的各向同性高导热碳化硅陶瓷基复合材料。     

不同颗粒度SiC增强铝基复合材料的切削加工性能与适用刀具

铝基复合材料中增强粒子的大小对复合材料的切削加工性能影响极大，本文研究了不同颗粒度碳化硅颗粒对铝基复合材料切削加工性能的影响。并分析了不同颗粒度碳化硅增强铝基复合材料所适用的刀具。探讨了切削刀具对不同大小颗粒碳化硅增强铝基复合材料的切削机理     

不同颗粒度SiC增强铝基复合材料的切削加工性能与适用刀具

铝基复合材料中增强粒子的大小对复合材料的切削加工性能影响极大，本文研究了不同颗粒度碳化硅颗粒对铝基复合材料切削加工性能的影响，并分析了不同颗粒度碳化硅增强铝基复合材料所适用的刀具，探讨了刀具对不同大小颗粒碳化硅增强铝基复合材料的切削机理。     

压力浸渗制备石墨/铝复合材料及其热学性能

采用压力浸渗法制备了石墨/铝复合材料,研究了不同体积分数鳞片石墨对复合材料热学性能和组织的影响。结果表明,加入石墨片明显提高复合材料水平热导率,同时降低复合材料热膨胀系数和密度。当复合材料中石墨体积分数从23.9%增加到73.4%,复合材料水平热导率从234 W/(m·K)提高到402 W/(m·K),同时热膨胀系数降低至5×10-6/K,兼顾高热导率和低热膨胀系数的特点。     

先驱体浸渍裂解结合化学气相渗透工艺下二维半和三维织构SiC/SiC复合材料的结构与性能

通过先驱体浸渍裂解工艺结合化学气相渗透工艺(PIP+CVI)制备了二维半(2.5D)和三维(3D)编织结构的碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC/SiC)复合材料,对两者的密度、热导率、力学性能以及微观结构等进行了测试分析。结果表明,PIP+CVI工艺制备的SiC/SiC复合材料具有较低的密度(1.98~2.43g·cm-3)和热导率(0.85~2.08 W·m~(-1)·K~(-1)),初期CVI纤维涂层能够提高纤维-基体界面剪切强度(~141.0 MPa),从而提高SiC/SiC复合材料的力学性能,后期CVI整体涂层明显提高了2.5DSiC/SiC复合材料的密度、热导率和力学性能,对3DSiC/SiC复合材料性能的影响不明显。     

石墨烯及碳化硅增强铝基复合材料的冲击力学行为

采用微机控制电子万能实验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)对石墨烯增强的铝基复合材料和碳化硅增强的铝基复合材料进行准静态压缩实验和动态冲击实验,研究石墨烯增强铝基复合材料在不同应变率下的冲击力学性能,采用SEM扫描电镜研究石墨烯增强的铝基复合材料和碳化硅增强的铝基复合材料的形貌特征。结果表明:在各个应变率载荷下,添加石墨烯和添加碳化硅都增强了铝合金的屈服强度,其中,添加石墨烯对铝合金的屈服强度提升更加明显,但不影响材料的应变硬化率;相较于在材料中添加碳化硅,添加石墨烯弱化了材料的应变率效应,在高应变率条件下,添加石墨烯降低了材料的强度极限;选取部分实验数据,拟合确定了添加石墨烯和添加碳化硅两种复合材料的J-C和Z-A本构方程的参数,并比较了两种本构模型的预测能力,对于本工作所研究的复合材料,J-C模型的预测能力更好。     

热管理用金属基复合材料的应用现状及发展趋势

从不同种类金属基复合材料的性能特点、国内外主流企业与主要产品、典型热管理应用等几方面,综述了近年来金属基复合材料在热管理领域的实际应用现状,并展望了金属基复合材料在应对未来高功率密度热管理需求的发展方向。基于高导热、低膨胀的共性特征,硅/铝、碳化硅/铝、碳纤维/铝等铝基复合材料以轻质、低成本、可加工的性能优势,在航空航天、交通运输领域得到了广泛应用;而碳纤维、碳化硅、金刚石等增强铜基复合材料则凭其高的环境耐受性和稳定性,在军事国防领域逐渐崭露头角。针对电子器件功率密度的持续攀高,国家重点研发计划已立项专门开展超高热导率(≥800 W/(m·K))金属基复合材料的研制,纳米尺度复合界面改性设计、新型复合构型化及超高导热增强体的发展,可能引领热管理领域新的研究热点。     

碳化钨颗粒增强钢基表层复合材料的热物理特性

采用真空实型铸渗(V-EPC)工艺制备碳化钨颗粒增强钢基表层复合材料,并测试其热膨胀系数和热导率,研究了工艺参数对热物理特性的影响。结果表明,随着测试位置与表层复合材料过渡区间距的增大热膨胀系数逐渐减小,而在相同位置同一温度下表层复合材料的热膨胀系数随着碳化钨颗粒的增大而增大。不同粒度碳化钨颗粒增强表层复合材料的热导率,均随着温度的升高呈增大趋势。当温度较低(40℃与105℃)时,不同碳化钨颗粒粒度的复合材料的热导率相差不大。但是当温度升高到一定值(大于170℃)时,复合材料的热导率随着碳化钨颗粒粒度的增大呈降低趋势。在预制层中加入Ni粉,可降低表层复合材料的热膨胀系数和热导率。     

碳纤维(短纤)增强Cu基复合材料的研究

碳纤维增强 Cu 基复合材料以其优良的导电、导热、减摩擦、抗磨损性能而受到重视~([1])。我们研究了用非连续碳纤维增强 Cu 基复合材料的制造工艺及性能。针对碳纤维与 Cu 化学相容性好,但润湿性差~([2]),两者直接复合、界面结合很弱的     

纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料高导热性能研究进展

作为一种先进的高温结构及功能材料,高效传热和高温耐热相结合对纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(silicon carbide matrix composites, SiC CMC)在热管理领域(thermal management, TM)中的应用至关重要。常见的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,如碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C_f/SiC或C_f/C-SiC)、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_f/SiC)等,增强纤维的石墨化程度较低,难以形成有效的热输运网络。本文综述了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料制备及高导热性能等方面的最新研究进展。可通过引入高导热相、优化界面结构、粗粒化碳化硅晶体、设计预制体结构等方式提高纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的热输运能力。此外,展望了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料发展趋势,即综合考虑影响高导热碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、性能优异的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料。     

纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料高导热性能研究进展EI北大核心

作为一种先进的高温结构及功能材料,高效传热和高温耐热相结合对纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(silicon carbide matrix composites,SiC CMC)在热管理领域(thermal management,TM)中的应用至关重要。常见的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,如碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C_(f)/SiC或C_(f)/C-SiC)、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)等,增强纤维的石墨化程度较低,难以形成有效的热输运网络。本文综述了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料制备及高导热性能等方面的最新研究进展。可通过引入高导热相、优化界面结构、粗粒化碳化硅晶体、设计预制体结构等方式提高纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的热输运能力。此外,展望了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料发展趋势,即综合考虑影响高导热碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、性能优异的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料。     

颗粒增强铝基复合材料阳极氧化与耐蚀性的研究

基体中加入与铝合金基体电位不同、高体积分数的碳化硅和石墨颗粒增强材料,可能导致材料的耐蚀性降低.采用盐雾腐蚀和硬质阳极氧化方法对4种喷射沉积制备的颗粒增强铝基复合材料和一种喷射沉积锭坯颗粒增强铝基复合材料的腐蚀行为及阳极氧化工艺进行了研究.结果表明,颗粒增强铝基复合材料具有较高的腐蚀率,腐蚀形态均为明显的点蚀;在适当阳极氧化工艺条件下,颗粒增强铝基复合材料表面可以制得优良耐蚀性的硬质阳极氧化膜.     

碳纤维织物增强铜基复合材料的显微结构及其热物理性能

采用无压浸渗法制备碳纤维织物增强铜基复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析显微结构和相组成,并测定热导率及热膨胀系数。研究结果表明:碳纤维在铜合金基体中分布均匀,润湿良好,微观组织无明显空洞缺陷。碳与铜两相之间形成ZrC层,随着Zr含量增加,复合材料的ZrC界面层厚度增大,热导率增加,热膨胀系数降低。当Zr的质量分数为25%,复合材料水平方向和垂直方向的热导率达到最高值分别为153和102W/m·K;当Zr的质量分数为30%,复合材料水平方向和垂直方向热膨胀系数达到最低值,分别为5.9×10~(-6)和13.1×10~(-6)/K。     

颗粒增强铝基复合材料精密铸造技术

与其它铝基复合材料相比,颗粒增强铝基复合材料成本低,制备工艺简单,而且具有高的弹性模量、低的热膨胀系数、良好的导热性和耐磨性等优点。颗粒增强铸造铝基复合材料是其中重要的一类。它们和普通铸造铝合金一样可重熔铸造成形,得到各种尺寸和形态复杂的复合材料铸件。 经过10年的工作,研究课题在材料制备、精密铸造技术、高精度机械加工、表面处理等方面取得了一系列突破。课题主要开展了以下几方面的工作:     

金刚石/碳化硅复合材料的研究进展

金刚石/碳化硅复合材料综合了碳化硅与金刚石的优点，具有高热导率、低热膨胀系数、高比刚度、高硬度以及耐磨损等优异性能，具有广阔的应用前景，是陶瓷基复合材料领域研究的重点之一。金刚石/碳化硅复合材料的制备最早采用高温高压法，该方法可以有效避免金刚石颗粒石墨化带来的有害影响。随着技术的不断发展，出现了多种制备方法。不同的制备工艺下，金刚石/碳化硅复合材料内部的主要相含量、界面相结构及微观组织等因素决定了复合材料的整体性能水平。本文综述了国内外金刚石/碳化硅复合材料的研究与发展现状，从制备方法、性能特点、微观组织及界面反应机制等方面进行了阐述，分析了当前金刚石/碳化硅复合材料研究存在的问题，并对该复合材料的未来发展方向进行了展望。     

多用途金属基复合材料

不连续碳化硅(SiC)增强的金属基复合材料(MMC)像铝一样轻,但具有比较高的强度和特好的刚性。一些品级的MMC是各向同性的,并且具有比铍更好的抗压显微蠕变强度。此外,它还适于同铍、不锈钢和非电解镍等其他材料的热膨胀系数相匹配。这种独特的新型工程材料,容易锻造,