金刚石/铜复合材料界面结合状态的改善方法

电子封装用金刚石/铜复合材料中金刚石颗粒与基体纯铜的界面不润湿,界面结合状态差。通过引入碳化物形成元素Cr,Ti,B等来改善两者界面结合状态,结果表明在铜基体中加入碳化物形成元素制备的复合材料比涂覆碳化物形成元素后金刚石颗粒制备的复合材料界面结合紧密,热导率高。而另一种改善界面结合状态的方法是在此基础上增大金刚石与基体之间接触面积。对比品级差异较大的破碎料金刚石与六八面体金刚石制备的复合材料的热导率性能发现,破碎料金刚石表面积的增大有利于更充分的发挥金刚石的导热性能,且原材料成本大大降低,此类材料也将有一定的应用空间;而针对细颗粒金刚石通过表面腐蚀方法来增大表面积,预计制备的复合材料热导率也会有不同程度地提高。     

金刚石表面改性及基体合金化对金刚石/铜复合材料导热性能的影响

以Pr₆O₁₁为刻蚀剂表面粗糙化处理金刚石颗粒,采用放电等离子烧结技术制备了金刚石/铜（硼）复合材料（金刚石体积分数为60.0%,硼体积分数为0.3%）,通过试验、热流密度模拟和声子谱计算研究了金刚石表面改性及基体硼合金化对金刚石/铜复合材料导热性能的影响。结果表明,粗糙化的金刚石界面增加了接触面积;在基体中添加硼元素,复合材料在烧结后出现B₄C相,B₄C相的形成改善了金刚石–铜两相界面结合状态。金刚石粗糙化与基体合金化两者的共同作用有效减少了界面热阻,优化了热通量传递的效率,提高了复合材料的导热性能。金刚石/铜复合材料热导率从421 W·m?1·K?1提高到了598 W·m?1·K?1,提升了近42%。     

金刚石表面金属化界面结构特征的研究

利用Ｘ射线衍义和电子探针研究了金属－－金刚石界面的组织结构和形貌，并对涂层金刚石／粘结剂烧结体进行了性能考核。结果表明，涂镍和钛的金刚石，其强度性能较涂铜的提高５０％。此外，还对金刚石表面金属化提高粘结强度的本质进行了探讨。     

镧参与金属胎体／金刚石复合材料界面反应的热力学及动力分析

通过分析镧参与金属胎体／金刚石复合界面反应的热力学及动力学条件，指出在本试验烧结条件下，镧参与反应的热力学条件已得到满足呵以直接或间接参与金属胎体与金刚石颗粒之间的界面反应，但在不同的工艺条件下，镧的作用程度不同。     

金刚石盐浴镀覆温度对Al/金刚石复合材料导热性能的影响研究

采用盐浴镀对金刚石颗粒进行表面镀Ti,并采用放电等离子烧结制备高导热Al/金刚石复合材料,探讨了镀覆温度对金刚石表面镀Ti层结构、成分以及Al/金刚石烧结体导热性能的影响。结果表明,在较低的温度(700℃)镀覆30min即能够使金刚石表面包覆一层较为均匀的镀Ti层,镀层表面光滑平坦。当镀覆温度升高,金刚石不同类型表面呈现不同的镀层形貌。Ti在金刚石(100)面沉积速率要高于(111)面,表明金刚石(100)面比(111)面活性更高。随着金刚石镀Ti温度的提高,Al/金刚石复合材料的热导率逐步下降。相比之下,700℃镀覆温度下所得金刚石表面镀层较薄,而且镀层与金刚石之间结合力较强,SPS烧结过程中金刚石与Al基体能够实现较为紧密的结合,因而复合材料热导率优于其它更高镀覆温度条件下所制备的Al/金刚石复合材料。     

SiC铝基复合材料的制备技术和界面问题

综述了ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料的制备工艺及其在制备过程中的界面反应和表面处理问题。     

金刚石/硅复合材料的制备和导热性能

为探索新型热沉用散热材料,采用高温高压方法烧结制备了金刚石/硅复合材料,并研究了金刚石大小粒度混粉、金刚石含量、渗硅工艺以及金刚石表面镀钛对复合材料的致密度和导热性能的影响.结果表明:在大粒度金刚石粉中掺入小粒度金刚石粉、渗硅和金刚石表面镀钛处理都可提高金刚石/硅复合材料的致密度和热导率;随着金刚石含量增大,复合材料热导率提高;其中75/63μm镀钛金刚石颗粒与40/7μm金刚石颗粒的混粉,当混粉质量分数为95%时,在4～5GPa、1400℃高温高压渗硅烧结,金刚石/硅复合材料的热导率可高达468.3W·m^-1·K^-1.     

金刚石表面金属化提高 金刚石制品性能的研究

采用金属Ni粉,应用物理化学冶金方法,使金刚石表面金属化,然后按粉末冶金工艺制得金刚石的金属制品。利用JCXA-733型电子探针显微分析仪,分析金刚石表面金属化的某些物理特性,研究了金刚石金属制品的断口形貌,以及金刚石与金属胎体间的微观组织结构和成分。阐述了金刚石表面金属化对金刚石颗粒与金属胎体间的强化机理,从而提高金刚石工具水平。     

放电等离子烧结法制备高导热金刚石/Al复合材料

以金刚石颗粒和铝粉为原料,通过放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备高导热金刚石/Al复合材料,在烧结前采用真空微蒸发镀钛工艺对金刚石颗粒进行表面金属化,以降低复合材料的界面热阻.研究SPS工艺参数、铝粉粒度搭配以及复合材料中金刚石含量(体积分数)等对该复合材料致密度及热导率的影响....     

The effect of particle size on the thermal conductivity of ZnS/diamond composites

We have observed that the thernal conductivity of zincsulphide is increased by adding large particles of highly conducting diamond, but lowered by the addition of sub-micron size particles of diamond. This effect is explained in terms of the interfacial thermal resistance which becomes increasingly dominant as the particles becomes smaller (because that increases their surface to volume ratio). A phenomonological model in which the interface resistance is expressed as an effective Kapitza radius, a_k, is presented. The conductivity of the composite is analyzed for different values of α, which is defined to be equal to the Kapitza radius divided by the particle radius. If α = 1, that is, the actual particle radius is equal to a_k then the effective thermal conductivity of the particles is equal to that of the matrix. If α > 1, that is the particles are very small, then the contribution of the particles to the thermal conductivity of the composite is dominated by interfaces; if α < 1 then the bulk property of the particles is important. Our measurements yield a_k ≈ 1.5 μm for the ZnS-diamond interface.     

Thermal conductivity and thermal expansion of graphite fiber-reinforced copper matrix composites

The high specific conductivity of graphite fiber/copper matrix (Gr/Cu) composites offers great potential for high heat flux structures operating at elevated temperatures. To determine the feasibility of applying Gr/Cu composites to high heat flux structures, composite plates were fabricated using unidirectional and cross-plied pitch-based P-100 graphite fibers in a pure copper matrix. Thermal conductivity of the composites was measured from room temperature to 1073 K, and thermal expansion was measured from room temperature to 1050 K. The longitudinal thermal conductivity, parallel to the fiber direction, was comparable to pure copper. The transverse thermal conductivity, normal to the fiber direction, was less than that of pure copper and decreased with increasing fiber content. The longitudinal thermal expansion decreased with increasing fiber content. The transverse thermal expansion was greater than pure copper and nearly independent of fiber content. formerly with NASA Lewis Research Center, is retired David L. McDanels, This article is based on a presentation made in the symposium “High Performance Copper-Base Materials” as part of the 1991 TMS Annual Meeting, February 17–21, 1991, New Orleans, LA, under the auspices of the TMS Structural Materials Committee.     

表面镀钨金刚石/铜复合材料的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS,对表面镀钨金刚石/铜复合材料进行了数值模拟,研究了金刚石体积分数、金刚石粒径及镀层厚度对表面镀钨金刚石/铜复合材料导热系数和热膨胀系数的影响。结果表明:随着金刚石体积分数的增加、金刚石粒径的增大、镀层厚度的减小,复合材料的导热系数呈现出增加的趋势,与文献数据的变化趋势相符,热膨胀系数受金刚石体积分数影响最大,金刚石粒径选在150~200 μm较为合适。     

放电等离子烧结法制备金刚石/Cu复合材料

通过真空镀铬对金刚石颗粒进行表面改性,采用放电等离子烧结法(SPS)制备改性金刚石/Cu复合材料;研究金刚石的体积分数、工艺参数以及金刚石颗粒表面改性对复合材料导热性能的影响。结果表明,烧结温度、混料时间以及金刚石颗粒的体积分数都会影响材料的致密度,金刚石颗粒的体积分数还会影响材料的界面热阻,而致密度和界面热阻是影响该复合材料导热性能的2个重要因素;对金刚石颗粒进行真空镀铬表面改性,可改善颗粒与铜基体的润湿性,降低界面热阻。在一定的工艺条件下,镀铬金刚石体积分数为60%时,改性金刚石/Cu复合材料具有很高的致密度,其热导率达到503.9W/(m.K),与未改性的金刚石/Cu复合材料相比,热导率提高近2倍,适合做为高导热电子封装材料。     

改性钢渣/橡胶复合材料导热性能及耐久性研究

利用自制钢渣助磨改性剂处理热闷渣、电炉渣与风淬渣,将改性后的钢渣微粉与炭黑、橡胶基体等复合形成改性钢渣/橡胶复合材料.采用导热系数仪,测定三种改性钢渣/橡胶复合材料热氧老化1、3、5、7、9、11 d的导热系数;根据Young’s与Flory方程计算出三种改性钢渣/橡胶复合材料热氧老化前后的接触角θ与交联密度;采用热重分析仪(TGA)、场发射扫描电镜(SEM)进行热氧老化前后分析.未热氧老化时,在三种改性钢渣/橡胶复合材料中改性电炉钢渣/橡胶复合材料的导热系数最低,为0.187 W·m^-1·K^-1,是因为改性电炉渣粒中位径(d₅₀)最小,即3.49μm,形成更致密的胶裹渣结构,不易形成导热通路,使其导热系数降低.热氧老化时,破坏胶裹渣结构,改性电炉渣/橡胶复合材料形成的孔隙大,分散性最好,降低界面热阻,更易形成导热通路,使其导热系数最高.热氧老化后,橡胶复合材料表面粗糙度变大且存在较长裂纹与较深孔洞,导致橡胶复合材料吸水性增加,接触角下降.由于改性热闷渣的粒径最大,在热作用下氧气更容易进入橡胶复合材料中与橡胶分子链(双键...