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

高熵合金具有高硬度、高强度、耐磨、耐腐蚀、高温热稳定等优异性能,源于金属-金属间天然的界面结合特性,高熵合金与铝合金有良好的界面润湿性。本文采用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复合材料的导热率随着AlSiTiCrNiCu颗粒体积分数的增大而降低,20 vol.% (AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料的导热率为61.59 W/(m?K),相比于基体6061Al合金降低了52 %。当体积分数为10%时,随着烧结温度的升高,复合材料的导热率降低,烧结温度为540℃时,复合材料的导热率为65.80 W/(m?K)。TEM分析,高熵合金与铝合金的界面为扩散性界面,没有发生界面发应,有助于导热率的降低。     

体积分数和烧结温度对(AlSiTiCrNiCu)_p/6061Al热膨胀性能的影响

采用AlSiTiCrNiCu高熵合金颗粒(HEA_p)作为增强相增强铝合金,研究高熵合金颗粒体积分数和烧结温度对HEA_p/6061Al复合材料热膨胀系数(CTE)的影响。结果表明:25～100℃时,6061Al合金和AlSiTiCrNiCu高熵合金(HEA)的热膨胀系数分别为23.04×10~(-6)/℃和9.85×10~(-6)/℃;随着高熵合金颗粒体积分数的增高,HEA_p/6061Al复合材料的热膨胀系数明显降低。当保持高熵合金颗粒体积分数不变时,随着温度的升高,HEA_p/6061Al复合材料的热膨胀系数呈现出先增大后保持不变的规律。     

SiC颗粒级配对SiC_p/Al复合材料微观结构和性能的影响

采用放电等离子烧结技术制备高体积分数SiC_p/Al复合材料,研究SiC颗粒级配对复合材料微观结构、热和力学性能的影响。结果表明:放电等离子烧结制备的SiC_p/Al复合材料由SiC和Al两相组成,SiC颗粒基本呈均匀随机分布、层次明显,SiC颗粒与Al基体界面结合强度高且无Al_4C_3等脆性相生成。在双粒径级配的SiC_p/Al复合材料中,SiC体积分数从50%增加到65%时,其相对密度从99.93%下降到96.40%;其中,当SiC体积分数为60%时,复合材料的相对密度、热导率、平均热膨胀系数(50～400℃)和抗弯强度分别为99.19%、227.5W/(m·K)、9.77×10~(-6) K~(-1)和364.7MPa。     

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）。      

粉末冶金制备50%SiC_p/Al复合材料的结构及性能

采用球磨加常压烧结的粉末冶金工艺制备50%SiC_p/6061Al(体积分数)复合材料,研究了烧结温度对该高体积分数SiC_p/Al复合材料结构与性能的影响。结果表明:球磨有利于形成成分均匀的50%SiC_p6061Al复合粉体;随着烧结温度的升高,50%SiC_p/6061Al复合材料的致密度及抗弯强度先增后减。710℃烧结的复合材料性能最佳,致密度达到97%,抗弯强度大于400 MPa。该复合材料中SiC_p呈解理断裂,而Al合金基体呈韧性撕裂的断裂特征。750℃烧结的50%SiC_p/6061Al复合材料中,SiC_p/Al界面反应加剧,生成较多的Al4C3相,导致复合材料结构劣化,性能降低。     

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。     

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)。     

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。     

高熵合金增强铸造铝合金的组织与性能

采用机械合金化工艺制备了Al_(0.25)Cu_(0.75)FeCoNi高熵合金(HEA)颗粒,并采用挤压铸造工艺制备了高熵合金颗粒增强铝基复合材料(HEA/Al),研究高熵合金颗粒体积分数对复合材料显微组织及力学性能的影响。结果表明,当高熵合金颗粒体积分数为5%时,高熵合金颗粒在基体中分布均匀;随着高熵合金颗粒体积分数增加,复合材料局部出现了团聚的现象,且其硬度逐渐增大,但其抗拉强度和伸长率随着体积分数的增大而减小,其中,当高熵合金颗粒体积分数为5%时,综合性能最佳,抗拉强度相比于基体合金提高了12.5%。     

液固分离法近净成形SiC_p/Al电子封装壳体的组织和性能(英文)

采用液固分离工艺制备高SiC体积分数Al基电子封装壳体(54%SiC,体积分数),借助光学显微镜和扫描电镜分析壳体复合材料中SiC的形态分布及其断口形貌,并测定其物理性能和力学性能。结果表明:SiCp/Al壳体复合材料中Al基体相互连接构成网状,SiC颗粒均匀镶嵌分布于Al基体中。复合材料的密度为2.93 g/cm3,致密度为98.7%,热导率为175 W/(m·K),热膨胀系数为10.3×10-6K-1(25~400°C),抗压强度为496 MPa,抗弯强度为404.5 MPa。复合材料的主要断裂方式为SiC颗粒的脆性断裂同时伴随着Al基体的韧性断裂,其热导率高于Si/Al合金的,热膨胀系数与芯片材料的相匹配。     

Mn、Fe和Zr对Al8Si0.8Mg0.5Cu合金组织和性能的影响

通过电导率和拉伸性能测试,并结合金相显微镜和扫描电镜组织观察等分析测试手段,研究了合金元素Fe、Mn和Zr对高导热Al8Si0.8Mg0.5Cu合金的拉伸性能、热导率和微观组织的影响。结果表明,铸态合金中,当锰含量(质量分数,下同)由0.1%增加至0.3%时,粗大针状含Fe相减少而块状含Fe相增多,拉伸强度增加42.5 N/mm2,而热导率降低8 W/(m·K);当铁含量由0.1%增加至0.5%时,铸态合金中针状含Fe相的数量和尺寸明显增大,拉伸强度提高7.8 N/mm2,而热导率降低3 W/(m·K);加入0.1%Zr后,针状含Fe相的数量略有增加,拉伸强度降低18.8 N/mm2,而热导率降低7 W/(m·K)。当铸态合金在200℃4 h人工时效后,随锰含量增加,拉伸强度增加28.5N/mm2,而热导率降低了3 W/(m·K);随铁含量增加,拉伸强度提高11.9 N/mm2而热导率降低3 W/(m·K);加入0.1%Zr后,拉伸强度降低11.5 N/mm2而热导率降低了4 W/(m·K)。     

电子封装用Al-50%SiC复合材料的组织和性能（英文）

采用粉末冶金法制备体积分数为50%、不同SiC颗粒尺寸(平均尺寸为23、38和75μm)的Al/SiC复合材料。研究SiC颗粒尺寸和退火对Al/SiC复合材料组织和性能的影响。结果表明,在所得复合材料中,SiC颗粒均匀分布在铝基体中。粗Si C颗粒能提高材料的热膨胀系数和热导率,细SiC颗粒降低材料的热膨胀系数和提高抗弯强度。经过400°C、6 h退火后,SiC颗粒的尺寸和形态没有发生变化,但材料的热膨胀系数和抗弯强度降低,热导率增大。退火后,SiC颗粒尺寸为75μm复合材料的热导率为156 W/(m·K),热膨胀系数为11.6×10~(-6)K~(-1),抗弯强度为229 MPa。     

高性能SiC增强Al基复合材料的显微组织和热性能

采用模压成型和无压浸渗工艺制备了高体积分数SiC增强Al基复合材料(AlSiC),对其物相和显微结构进行研究。结果表明:用上述方法制备的AlSiC复合材料组织致密,两种粒径的SiC颗粒均匀分布于Al基质中,界面结合强度高;SiC增强颗粒与Al基质界面反应控制良好,未出现Al4C3等脆性相。分析指出:Al合金中Si元素的存在有利于防止脆性相Al4C3的形成,Mg元素的加入提高了Al基体和SiC增强体之间的润湿性。所获得复合材料的平均热膨胀系数为9.31×10 6K 1,热导率为238 W/(m.K),密度为2.97 g/cm3,表现出了良好的性能,完全满足高性能电子封装材料的要求。     

等离子烧结Al35Ti15Cr20Mn20Cu10/6061Al复合材料的组织与性能

采用机械合金化与放电等离子烧结工艺制备了体积分数为5%的Al35Ti15Cr20Mn20Cu10增强6061Al复合材料,重点研究了烧结温度对轻质高熵合金增强铝基复合材料微观组织及力学性能的影响。当烧结温度为540℃时,复合材料的致密度最大为98.6%。此时复合材料基体与增强体之间产生明显过渡层,界面结合以扩散结合为主。随着烧结温度升高,复合材料的屈服强度出现先上升后下降的趋势。当烧结温度为540℃时,复合材料的屈服强度达到186MPa,相比基体的屈服强度提升了约75%,复合材料的屈服强度接近Iso-strain模型的计算值。     

烧结温度对SiC_P/6061Al复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了SiC体积分数为30%的SiC_P/6061Al复合材料。分析了该复合材料加热过程的热化学变化和烧结后的相产物。观察了该复合材料的显微组织。测试了该复合材料的密度和力学性能。研究了烧结温度对该复合材料组织和性能的影响。结果表明:制备SiC_P/6061Al复合材料合适的烧结温度为550~605℃。随烧结温度的提高,复合材料的密度和抗拉强度均增大;在600℃烧结时制备的复合材料的基体与增强体的界面结合情况良好。     

SiC_P/Al复合材料导热性能研究

采用铝液无压浸渗工艺制备了SiCP/Al复合材料,研究了基体金属、颗粒粒径、颗粒体积分数、颗粒形貌对复合材料导热性能的影响。结果表明,以ZL101为基体的该复合材料的热导率高于以纯铝1060为基体的热导率,以纯铝1060为基体的SiCP/Al复合材料存在Al4C3。SiCP/Al复合材料的热导率随SiC颗粒粒径增大而增大,而颗粒体积分数越高,复合材料的热导率越低。近球形SiC颗粒增强复合材料的热导率高于不规则形颗粒增强复合材料的热导率。     

底部真空负压浸渗工艺制备β-SiCp/Al电子封装材料

针对国内目前SiCp/Al在产业化中存在的诸多问题,选用W20和W60的β-SiC粉体,采用模压成型制备SiC预制体,并通过底部真空负压浸渗工艺制备了致密度为96％～98％、体积分数为55％～72％的β-SiCp/Al复合材料.XRD、SEM、CT和CTE测试分析表明:所制备的复合材料中存在MgAl2O4尖晶石相,没有发现Al4C3脆性相;复合材料组织均匀,存在少量浸渗缺陷,孔洞较少;SiC体积分数为72％的复合材料在常温热度下的热膨胀系数为6.91×10-6/K,热导率为164.8 W/(m?K),而SiC体积分数为65％的复合材料的热膨胀系数为7.31×10-6/K,热导率为172.7 W/(m?K).     

烧结温度对(AlCoCrFeNi2.1)p/Cu复合材料组织和性能的影响

通过放电等离子烧结技术制备了高熵合金增强Cu基复合材料,研究了烧结温度对复合材料的组织结构与性能的影响。结果表明,高熵合金颗粒在Cu基体中分散相对均匀,与Cu基体结合良好。随着温度升高,结合方式由机械结合为主逐渐转变为扩散结合为主,Cu沿着BCC相扩散进入高熵合金;复合材料的致密度随着温度的升高呈现先增加后降低的趋势;800℃下制备的复合材料硬度(HBW)最高为60.43,致密度为98.4%,电导率为39.09 MS/m。     

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。      

热处理对金刚石/2024Al复合材料微观组织和热物理性能的影响

采用挤压铸造法制备粒径为5μm、体积分数为50%的金刚石/2024Al 复合材料。退火处理后对其金相组织界面反应、界面结合情况以及金刚石颗粒的内部缺陷进行观察与分析,并对其热物理性能进行测试与研究。结果表明,金刚石/2024Al 复合材料的组织致密,无明显的气孔、夹杂等缺陷;颗粒为不规则多边形,有棱角,分布比较均匀。透射电镜观察表明,部分金刚石颗粒内部有位错和层错存在,而2024Al 基体中的位错密度较大,金刚石/2024Al界面处有较多的界面反应物生成,可能为Al2Cu。复合材料在20~100°C温度区间内的平均热膨胀系数为8.5×10-6°C-1,退火处理的复合材料其热膨胀系数有一定程度的降低;随着温度的升高,复合材料的平均热膨胀系数也呈现增加的趋势。复合材料的热导率约为100 W/（m·K）,退火处理能够提高复合材料的热导率。