高温高压烧结金刚石-铜复合材料的研究

采用高温高压烧结工艺制备了金刚石体积分数为80%的金刚石-铜复合材料。研究了金刚石颗粒大小、烧结温度、烧结时间等因素对复合材料成分、界面状态和热导率的影响。结果表明:金刚石颗粒直径为80μm时,在高温高压条件下可获得热导率高达639 W.m-1.K-1的金刚石-铜复合材料。当金刚石体积分数一定时,存在一临界粒径,随金刚石颗粒直径增大复合材料热导率先增大后减小。恰当的烧结温度和时间有助于获得黏结良好的界面和高热导率。     

放电等离子烧结法制备Cu/金刚石复合材料的性能与显微组织

由于具备较高的热导率,铜/金刚石复合材料已成为应用于电子封装领域的新一代热管理材料。采用放电等离子烧结工艺（SPS）成功制备含不同金刚石体积分数的Cu/金刚石复合材料,研究复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率（TC）随金刚石体积分数（50%、60%和70%）和烧结温度的变化规律。结果表明：随着金刚石体积分数的降低,复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率均升高;随着烧结温度的提高,复合材料的相对密度和热导率不断提高。复合材料的热导率受到金刚石体积分数、微观结构均匀性和复合材料相对密度的综合影响。     

超高压熔渗烧结法制备金刚石/铜复合材料

采用超高压熔渗法制备金刚石/铜复合材料,研究了烧结温度、烧结压力及保温时间等因素对复合材料成分、界面状态和热导率的影响,利用XRD、SEM对金刚石/铜复合材料的相组成和微观形貌进行分析。结果表明:复合材料的相对密度随着烧结温度、烧结压力及金刚石颗粒粒径的增大而增加,且熔渗合金的复合材料的热导率高于熔渗铜的复合材料的热导率。当金刚石粒径为200μm,熔渗烧结温度在1300℃,压力为5 GPa,保温5 min时,得到最高的热导率,为870 W/(m·K)。     

热等静压制备铜金刚石复合材料

利用包套热等静压(HIP)烧结在温度900℃和压力110 MPa下烧结1 h实现了铜金刚石复合材料的制备,并对复合材料的显微结构和热学性能进行了研究。结果表明:该材料中金刚石分布均匀且未发生石墨化。随着金刚石体积分数的增大,复合材料的致密度、热导率与热膨胀系数下降。制得样品中的最高致密度和热导率分别为98.5%和305W/(m·K)~(-1)。和热压烧结(HP)及放电等离子体烧结(SPS)相比,热等静压制得的铜金刚石复合材料的热导率达到相同水平甚至更高。可见,热等静压在制备铜金刚石复合材料上具有很大潜力。     

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.     

金刚石/铝导热复合材料的显微组织与热力学性能

以高温盐浴法对金刚石表面进行镀硅处理来改善金刚石和铝基之间的界面结合,镀硅后的金刚石颗粒表面略显粗糙,表面的镀层均匀;采用真空热压烧结法制备高导热镀硅金刚石/铝复合材料,研究了烧结温度和金刚石体积分数对复合材料相对密度和热导率的影响。随着金刚石体积分数的增加,复合材料的相对密度和热导均呈现先升后降的趋势,当金刚石体积分数为45%时,复合材料的热导率达到最大,为558 W/mK。     

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。      

增强相体积分数和烧结温度对(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料热导率的影响

采用AlSiTiCrNiCu高熵合金颗粒作为增强相增强铝合金,研究高熵合金体积分数与烧结温度对复合材料导热性能的影响。结果表明,(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料的热导率随着AlSiTiCrNiCu颗粒体积分数的增大而降低,颗粒体积分数为20%的(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料的热导率为61.6 W/m·K,相比于基体6061Al合金降低了52%。当增强相体积分数为10%时,随着烧结温度的升高,复合材料的热导率降低,烧结温度为540℃时,复合材料的热导率为65.8 W/m·K。     

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).     

石墨/铜复合材料的显微组织与热力学性能

采用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。研究了石墨体积分数对该复合材料热导率和抗弯强度的影响。结果表明:热压温度对该复合材料的界面影响较大,在热压温度970℃,该复合材料界面结合最好;随石墨体积分数的增加,复合材料的致密度下降,而热导率先升后降。当石墨体积分数为60%时,该复合材料的热导率达到最大,为680 W/(m·K);随着石墨体积分数的增加,该复合材料的抗弯强度下降。     

金刚石–SiC/Al复合材料的构型设计与导热性能

以SiC和镀钨金刚石增强体为原料制备预制体,通过气压浸渗技术在800 ℃,5 MPa条件下制备金刚石–SiC/Al复合材料。利用扫描电镜、红外热成像仪、激光导热仪等对复合材料性能进行分析,研究SiC和金刚石的含量与粒径比对复合材料构型的影响,从而优化复合材料导热性能。结果表明:在相同的SiC粒径下,金刚石体积分数的增加将使复合材料的导热性能明显提升。当金刚石体积分数为30%时,含F100 SiC的复合材料导热性能最佳,其热导率为344 W/(m?K)。当金刚石体积分数相同,粒径比从0.07增大到0.65时,复合材料导热性能依次提升;且在金刚石体积分数为15%时,复合材料的热导率增幅最大,从174 W/(m?K)增大到274 W/(m?K),增长了57%。通过改善金刚石–SiC/Al复合材料中增强体的含量和粒径比可以调控复合材料构型,充分发挥复合材料的导热潜力。      

高导热金刚石／铝和金刚石／铜复合散热材料的研究进展

人造金刚石由于其自身高的热导率、低的热膨胀系数和相对低的价格已成为制造新型散热材料的研究热点。本文主要介绍了近年来在金刚石／铝和金刚石／铜复合散热材料的致密度、合成方法、热导率、界面等方面的一些研究进展。添加活碳元素（硼、铬等）和在高压下使金刚石直接成键可能是提高金刚石／金属散热材料热导率的两种有效途径。     

高导热金刚石/铝复合材料的真空热压制备

以纯铝粉末和金刚石为基体材料,采用真空热压固相烧结方式制备出热导率为677 W/(m·K)的高导热金刚石/铝复合材料.利用激光导热仪、热膨胀仪对金刚石/铝复合材料性能进行表征,并通过对制备温度、保温时间及金刚石基本颗粒尺寸的调控来优化制备工艺.研究发现:随制备温度升高,金刚石/铝复合材料的密度及致密度均有所提高,其热导...     

Cu-Ti-B-Diamond体系自蔓延高温烧结研究

采用Ti/Cu/B/Diamond粉体为原料,通过自蔓延高温反应技术,制备了Cu-TiB2结合剂金刚石复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)结合能谱仪(EDS)等技术表征和分析试样。研究结果表明:原料经自蔓延高温烧结后,产物主相为Cu、TiB2和金刚石。当TiB2(20%)质量分数较低时,反应后在金刚石表面形成极少量的颗粒附着物;TiB2质量分数较高时(30%~60%),在金刚石表面会形成富Cu-B相与B4C相,这些相在金刚石表面呈现出独特的凹凸不平的圆球状镀覆状态。     

Thermal conductivity of diamond/copper composites with a bimodal distribution of diamond particle sizes prepared by pressure infiltration method

The thermal conductivity of diamond/copper composites with bimodal particle sizes was studied.The composites were prepared through pressure infiltration of liquid copper into diamond preforms with a mixture of 40 and 100 μm-size diamonds.The permeability of the preforms with different coarse-to-fine volume ratios of diamonds was investigated.The thermal conductivity of the diamond/copper composites with bimodal size distribution was compared to the theoretical value derived from an analytical model developed by Chu.It is predicted that the diamond/copper composites could reach a higher thermal conductivity and their surface roughness could be improved by applying bimodal diamond particle sizes.     

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...     

金刚石/铜复合材料热导率研究

采用高温高压法制备出金刚石/铜复合材料,并对复合材料的显微组织及性能进行了研究.结果表明,采用高温高压法制备的金刚石/铜复合材料,组织致密;复合材料的热导率随金刚石含量的增加而下降,这主要是由于界面热阻对复合材料热导率的影响.     

Thermal conductivity behavior of SPS consolidated AIN/Al composites for thermal management applications

AIN/Al composites are a potentially new kind of thermal management material for electronic packaging and heat sink applications.The spark plasma sintering(SPS)technique was used for the first time to prepare the AIN/Al composites,and attention was focused on the effects of sintering parameters on the relative density,microstructure and,in particular,thermal conductivity behavior of the composites.The results showed that the relative density and thermal conductivity of the composites increased with increasing sintering temperature and pressure.The composites sintered at 1550℃ for 5 min under 70 Mpa showed the maximum relative density and thermal conductivity,corresponding to 99% and 97.5 W·m-1·K-1,respectively.However,the thermal conductivity of present AIN/Al composites is still far below the theoretical value.Possible reasons for this deviation were discussed.