混杂增强(CNTs+TiB2)/Cu复合材料制备与性能

本文以碳纳米管（CNTs）和TiB2颗粒作为增强相,首先利用球磨、表面吸附和热压烧结相结合技术制备具有层叠结构的CNTs/Cu复合材料,改善了CNTs在铜基复合材料中易团聚问题。CNTs/Cu复合材料的致密度和导电率随CNTs含量增加而降低,抗拉强度和伸长率随CNTs含量增加先升高后降低,当含量为0.1 wt.%时综合性能最优,致密度、导电率和抗拉强度分别为97.57%、91.2 %IACS和252 MPa。而球磨后热压烧结的1 wt.% TiB2/Cu复合材料致密度、导电率和抗拉强度分别为97.61%、58.3 %IACS和436 MPa。在此基础上,将TiB2颗粒原位引入到具有层叠结构的CNTs/Cu复合材料,制备获得混杂增强(CNTs+TiB2)/Cu复合材料。相比单一CNTs（或TiB2）增强铜基复合材料,(CNTs+TiB2)/Cu复合材料的强度提升显著。其中,(0.1 wt.% CNTs+1 wt.% TiB2)/Cu复合材料的导电率和抗拉强度分别为56.4 %IACS和531 MPa,相比1 wt.% TiB2/Cu,其导电率仅降低3.3%,而抗拉强度则升高21.8%。这主要归因于片层间CNTs可起承担和传递载荷作用,同时片层间弥散分布的TiB2颗粒可以钉扎位错,两种强化机制共同作用使(CNTs+TiB2)/Cu复合材料的抗拉强度显著提升。     

金刚石表面镀W对金刚石/Cu复合材料热导率的影响

采用物理气相沉积技术,在金刚石表面镀上W层,然后采用放电等离子体烧结(SPS)制备金刚石/Cu复合材料,研究了镀膜时间对复合材料的热导性能的影响.结果 表明:随着镀膜时间的增加,金刚石表面W元素覆盖区域逐渐增多,复合材料致密度逐渐增大,热导率先增大后减小.当镀膜时间为30 min时,复合材料致密度达到91.3％,热导率...     

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。      

并联导热结构的金刚石/铜基复合材料的制备

为提高金刚石/铜基复合材料的导热性能,在芯材表面预先化学气相沉积(CVD)高质量金刚石膜,获得柱状金刚石棒,再将其垂直排列,填充铜粉后真空热压烧结,制备并联结构的金刚石/铜基复合材料。分别采用激光拉曼光谱(Raman)与扫描电子显微镜(SEM)对CVD金刚石膜的生长进行分析,并通过数值分析讨论复合材料的热性能。结果表明:金刚石/铜基复合材料结构致密,密度为9.51g/cm3;CVD金刚石膜构成连续的导热通道,产生并联式导热,复合材料的热导率为392.78 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。     

SiC_p增强铝基复合材料的力学性能和断裂机理

采用真空热压法制备了SiCp的体积含量为30%的SiCp/2024Al复合材料,研究了SiCp粒径对复合材料组织及性能的影响。结果表明,颗粒粒径从3.5μm增大到40μm,复合材料的抗拉强度和硬度减小,伸长率和断面收缩率增大,增强体颗粒在基体中分布越来越均匀。当SiCp粒径为25μm时,复合材料的致密度最高。复合材料的断裂由SiCp的断裂、界面处撕裂和基体的开裂等几种机理共同影响。随着颗粒粒径的增大,复合材料断裂由界面处撕裂和基体开裂转变为SiCp断裂。     

SLS砂型中碳纤维对真空差压铸造ZL205A合金性能的影响

采用不同碳纤维含量的覆膜砂铸型制备了ZL205A合金试样。结果表明,随着碳纤维含量的增加,试样的致密度提高,抗拉强度和伸长率都呈现先提高后下降的趋势。当碳纤维含量为3%时,试样的致密度、抗拉强度和伸长率达到峰值,分别为0.9962、496.42 MPa和10.23%。     

AlN覆钨对AlN/W-Cu复合材料组织和性能的影响

采用溶胶凝胶法对AlN粉体进行表面覆W后，将其与适量W粉混合，经压制、预烧结，制得多孔AlN/W骨架，再熔渗Cu后制备出不同AlN含量(0～8%)的AlN/W-Cu复合材料。考察了AlN含量对于烧结体微观组织、力学性能和热学性能的影响，并与由未覆钨AlN粉体制备的AlN/W-Cu复合材料进行对比。结果表明，采用溶胶凝胶法可在AlN颗粒表面均匀制备覆W层，其界面结合良好。覆钨AlN/W-Cu复合材料的相对密度、硬度、抗拉强度以及热导率均优于未覆钨AlN/W-Cu复合材料的。AlN/W-Cu复合材料的相对密度、抗拉强度及热导率随AlN含量的增加而降低，而硬度随AlN含量的增加而上升。当AlN含量为2%时，覆钨AlN/W-Cu复合材料的综合性能最佳，相对密度达到97.69%，显微硬度达到277HV，热导率达到205.54 W/(m·K)。     

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。     

热压烧结-热挤压复合工艺制备SiCp/6061Al基复合材料

采用热压烧结-热挤压复合工艺制备了SiC体积分数为35%的SiCp/6061Al基复合材料。观察了复合材料的金相组织和断口形貌,检测了复合材料的密度和抗拉强度。分析了热压和热挤压复合工艺对复合材料的影响。结果表明:采用热挤压二次成形后,增强体在基体中的分布均匀化,与挤压方向平行;复合材料的致密度达到98.09%,抗拉强度达到248 MPa;基体组织晶粒细化,并产生大量的位错和亚晶组织;SiCp/6061Al复合材料断裂机理主要由6061Al基体的韧性断裂和增强体SiC颗粒的脆性断裂组成。     

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。     

n-SiC_p/AZ91D镁基复合材料高温力学性能

采用机械搅拌和高能超声处理法制备了n-SiCp/AZ91D镁基复合材料,测试了复合材料的室温及高温力学性能。结果表明,n-SiCp的加入能显著提高复合材料的高温力学性能,当n-SiCp加入量为1.5%时,复合材料的抗拉强度和伸长率都达到最大值。随着温度的升高,复合材料的强度降低,伸长率增加。断口形貌观察表明,复合材料的断裂方式由室温下的准解理断裂转变为高温下的韧性断裂。     

不同涂层碳纳米管对增强镁基复合材料力学性能的影响

采用化学镀的方法在用化学气相沉积法(CVD)制备的一维多壁碳纳米管(MWNTs)上化学镀镍、镍-锌处理,然后在氩气的保护下,采用搅拌铸造的方法与镁复合,制得碳纳米管增强镁基复合材料.在MTS电液伺服机上对其抗拉强度和伸长率进行了测试,同时,采用TEM和SEM方法对复合材料的微观组织和机构进行分析.试验结果表明:随着碳纳米管含量的增加,复合材料的抗拉强度和伸长率逐渐提高,当镀镍碳纳米管的体积百分数达到1.0%时,抗拉强度和伸长率分别提高了105%和96%;相应的镀镍锌的碳纳米管复合材料则分别提高了124%和107%,但当碳纳米管的含量达到1.5%时,抗拉强度和伸长率都明显的降低.     

合金化Ti对浸金属碳/铜复合材料热导率的影响

在基体中添加少量活性Ti,采用无压浸渗工艺制备碳纤维细编穿刺织物/铜复合材料(C/Cu),并利用XRD、SEM和EDS等检测手段对复合材料的微观组织和界面特性进行研究,并对复合材料的热导率进行测定。结果表明,在铜基体中加入有助于强碳化物形成的Ti,可有效提高铜及铜合金与碳的自发润湿性,实现了采用无压浸渗工艺制备C/Cu复合材料;随温度的升高复合材料热导率增加;当Ti含量在3%～5%时,复合材料热导率随Ti含量的增加而增大;当Ti含量超过5%时,复合材料热导率随Ti含量的增加而降低,说明Ti含量对复合材料热导率有显著影响。     

Mg对真空压力浸渗SiC_p/Al复合材料组织和性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪和电子万能试验机等手段研究Mg含量对真空压力浸渗SiCp/Al复合材料组织和性能的影响。结果表明:Mg能提高Al合金的浸渗性能,Mg含量的增加使复合材料致密度升高。Mg促进SiC/Al界面反应的发生,当Mg含量为0~6%(质量分数)时,未观察到明显界面反应产物;当Mg含量为8%时,发生界面反应生成Mg_2Si和Al_4C_3。当Mg含量为0~6%时,由于复合材料致密度的提高及Mg对Al基体的固溶强化作用,导致复合材料强度提高;当Mg含量为8%时,生成的Al_4C_3降低Si C/Al界面结合力,使复合材料强度下降。当Mg含量为0~4%时,致密度的提高使复合材料热导率上升;当Mg含量为4%~8%时,过量的Mg使Al基体热导率降低,Al_4C_3的生成使界面热传导受阻,导致复合材料热导率下降。     

Si含量对Si/Al复合材料组织及性能的影响(英文)

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备不同Si含量的电子封装用Si/Al复合材料,测试复合材料的性能,包括密度、热导率、热膨胀系数及弯曲强度;进行成分及断口分析,研究Si含量对Si/Al复合材料微观组织及热、力学性能的影响规律。结果表明:Si/Al复合材料由Si、Al组成,Al均匀分布于Si晶粒之间;随着Si含量的降低,Si/Al复合材料的相对密度不断增大,当Si含量为50%(体积分数)时,复合材料的相对密度达到98.0%;复合材料的热导率、热膨胀系数及弯曲强度均随着Si含量的增加而减小,当Si含量为60%(体积分数)时,复合材料具有最佳的热导率、热膨胀系数及强度匹配。     

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。     

不同含量石墨烯/7075铝基复合材料的组织与性能

通过改进的Hummer法制备氧化石墨烯胶体,并结合低温球磨混粉与真空热压烧结方法,成功制备出GNSs质量分数分别为0.75%和1%的7075铝基复合材料。利用扫描电镜(SEM)、显微维氏硬度计和室温拉伸试验机等手段,对GNSs/7075铝基复合材料的显微组织、力学性能及断口形貌进行了分析。结果表明,GNSs含量为0.75%时与含量为1%的复合材料相比,GNSs纳米片与铝基体包覆完整,未出现层片状GNSs团聚现象。GNSs含量为0.75%和1%的复合材料硬度(HV)从90(未添加GNSs的铝合金)分别增加到125和140;复合材料的抗拉强度和伸长率均先增后降,抗拉强度最高达到250.71MPa,伸长率最高达到6.18%。由于加入GNSs量较少,3种复合材料密度变化不大。     

钛镀层对金刚石/铝导热复合材料的显微组织与热学性能的影响

采用高温盐浴法对金刚石表面进行镀钛处理来改善金刚石和铝基之间的界面结合,镀钛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金刚石/铝复合材料,研究了金刚石表面镀钛对复合材料显微组织、热膨胀系数和热导率的影响。结果表明:金刚石表面的钛镀层改善了金刚石各晶面与铝基体的结合状态,增加了金刚石和铝之间的界面结合强度;当铝基体在镀钛金刚石颗粒形成的骨架结构中膨胀时,可以被骨架很好的约束,从而降低了复合材料的热膨胀系数;金刚石表面钛镀层减少了复合材料的孔洞,增加了致密度,从而提高了复合材料的热导率。     

原位自生Al3Tip/Al复合材料的制备及其拉伸性能

采用直接反应法制备不同Al3Ti含量的Al3Tip/Al原位自生复合材料;分别在室温和高温下测试复合材料的拉伸性能,对比研究了Al3Ti含量和温度对复合材料拉伸性能的影响.结果表明:Al3Ti含量增大,则其抗拉强度和伸长率均明显降低;高温下复合材料的抗拉强度比室温时降低,伸长率反而有所增大.针对此现象,对Al3Tip/Al原位自生复合材料的拉伸断裂机理进行了讨论.