高体积分数SiC/Al电子封装材料的制备及性能研究

用无压浸渗法制备了体积分数高达70％的碳化硅颗粒增强铝基复合材料,用SEM,XRD对试样进行了形貌和成分分析.测定了复合材料的热膨胀系数及热导率,并和理论模型进行了比较.结果表明:高体积分数SiC/Al复合材料的热膨胀系数为5.68×10-6/K,热导率为155 W/m·K,满足电子封装材料的要求.     

SiC/Ni3Al界面固相反应

使用扫描电子显微镜、电子能谱仪、X射线衍射仪对经1 050 ℃等温热处理10 h的SiC/Ni3Al界面固相反应层的成分分布、微结构及相组成等进行了研究.结果表明:SiC/Ni3Al界面固相反应层由Ni5.4Al1Si2、石墨态C及NiAl构成,反应物原子(Si,C,Ni和Al)在反应层中连续分布,均呈现下坡扩散的特征.反应层由随机C沉积区(random carbon precipitation zone,R-CPZ)及无碳沉积区(carbon precipitation free zone,C-PFZ)两个亚层构成.其中,R-CPZ靠近SiC侧,主要由Ni5.4Al1Si2构成,片状和颗粒状的石墨态C随机地分布其中;C-PFZ靠近Ni3Al侧,主要由Ni5.4Al1Si2及NiAl构成,不含有石墨态C.     

SiC基层状复合材料界面层的选择

利用凝胶注模成型SiC基体层 ,以喷涂法、流延法、金属箔法、浸涂法分别加涂W ,W -2 % (质量分数 ,下同 )Co ,Ta,BN界面层 ,通过热压烧结制备了SiC/W ,SiC/W -2 %Co ,SiC/Ta ,SiC/BN层状复合材料 .在复合材料高温制备过程中 ,金属W ,W -2 %Co ,Ta与SiC反应生成了碳化物和硅化物 ,失去了金属塑性 ,未能实现裂纹尾流区桥接、残余应力增韧等金属界面层层状复合材料赖以大幅度提高其强韧性的增韧机制 ,其增韧效果仅与BN陶瓷界面层的增韧效果相当 .此外 ,研究表明 ,提高基体层力学性能可以显著提高层状复合材料的强韧性 .制备的SiC/BN层状复合材料的室温三点弯曲强度为 72 9.86± 114 .0 2MPa、室温断裂韧性为 2 0 .5 8± 2 .77MPa·m1 /2 ,其主要增韧机制包括裂纹分叉钝化、裂纹偏转、裂纹并行扩展以及裂纹尾流区片层拔出等     

非晶相界面SiC/Cu复合材料的制备

采用真空热压法制备了体积分数为20%的界面非晶相Si O2–B2O3–Na2O的Si C/Cu[V(SiC):V(Cu)=35:65]复合材料。烧结温度为650、700、750、800℃,保温时间为0.5 h。利用X射线衍射和扫描电子显微镜对烧结样品的组成及形貌进行了表征。采用了Archimedes原理及显微硬度仪测量了烧结样品的气孔率和硬度。结果表明:添加非晶相的SiC/Cu复合材料的致密化烧结温度降低了200℃,样品的气孔率降低至0.2%;硬度提高了64%,达到了2.3 GPa。研究发现,非晶相修饰界面并起到了"粘结剂"的作用,提高了SiC/Cu界面润湿性,改善了微观结构的均匀性。     

SiCp/Al复合材料的自发熔渗机理

以Mg为助渗剂,采用液态铝自发熔渗经氧化处理的SiC粉体压坯的方法,制备出高增强体含量的SiCp/Al复合材料.通过考察铝液在SiC粉体压坯中的渗入高度与温度、时间的关系来研究铝液的熔渗机理,并对SiCp/Al复合材料进行X射线衍射、能量散射谱和金相分析.结果表明:在熔渗前沿发生的液-固界面化学反应促进两相润湿,毛细管力导致铝液自发渗入到SiC多孔陶瓷中;熔渗高度与时间呈抛物线关系.熔渗激活能为166 kJ/mol,这表明渗透过程受界面反应控制.经氧化处理的SiC粉体均匀地分布在金属基体中,其轮廓清晰.在SiCp/Al复合材料中未发现Al4C3的存在.     

镁含量对无压浸渗SiC/Al复合材料性能的影响

以SiC粉及铝合金(3%Mg(质量分数)、5%Mg、7%Mg、10%Mg)为主要原料,采用无压浸渗工艺制备得到了SiC/Al复合材料。表征了SiC/Al复合材料的物相组成、显微结构、力学性能及热导率,研究了合金中Mg含量对SiC/Al复合材料结构组成、力学及热学性能的影响。结果表明:制备得到的SiC/Al复合材料主晶相均为SiC与Al。适量Mg的引入有助于改善铝合金与SiC颗粒间的浸渗性能,能有效促进SiC/Al复合材料的界面反应。其中引入5%Mg样品的显微结构较为致密,综合性能较优,其气孔率为0.13%,体积密度为2.94 g/cm³,抗弯强度为(366.36±14.37) MPa,断裂韧性为(9.2±0.27) MPa·m^1/2,热导率为178.81 W/(m·K)。     

单向纤维增强SiC基复合材料界面微结构的研究

采用先驱体浸流法制备了３种不同纤维增强的ＳｉＣ基复合材料,观察,分析了材料的微观结构,界面成分以及相应的材料性能。研究发现：在制备过程中Ｓｉ和Ｏ会逐渐从基体扩散到纤维中,并导致纤维劣的化,Ｍ４０ＪＢ碳纤维受损最严重,所制备材料性能最差;采用Ｈｉ－Ｎｉｃａｌｏｎ纤维增强的ＳｉＣ基复合材料具有最佳的性能,单向板弯曲强度达到７０３．６ＭＰａ,断裂韧性达到２３．１ＭＰａ．ｍ＾１／２。     

热解碳界面层对碳＼碳化硅复合材料拉伸性能的影响

本文研究了用化学气相渗工艺的均热法制备炭纤维增强碳化硅（Ｃ／ＳｉＣ）复合材料，其中有部分材料在沉积碳化硅之前先沉积少量热解碳，以作为界面层。对有界面层和无界面层的材料进行了拉伸试验。用金相显微镜和扫描电镜观察了材料微观结构及继口形貌。结果表明，Ｃ／ＳｉＣ材料力学性能主要取决于纤维与基体的界面。有热解碳界面层的Ｃ／ＳｉＣ材料，在拉伸断裂时出现大范围脱粘，断口类似毛刷，材料强度大，断裂功也大，有很大的     

SiC晶须对Al2O3／TiB2／SiCw陶瓷刀具材料高温断裂韧性的影响

研究了不同ＳｉＣ晶须含量的Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣｗ陶瓷刀具材料的断裂韧性随温度的变化规律。结果表明：Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣＷ陶瓷材料的Ｋ１Ｃ在１０００℃内随温度的升高而增大；晶须含量越大，通过计算分析表明，随温度的升高粘裂时拔出的晶须大大增多，当晶须体积含量（下同）为２０％时，Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣｗ陶瓷在室温时只有长径比小于２．８７的晶须在断裂时才有可能产生拔出，而在９００℃时     

Effect of Interfacial Reaction on the Thermal Conductivity of Al–SiC Composites with SiC Dispersions

The effect of interfacial reactions between Al and SiC on the thermal conductivity of SiC-particle-dispersed Al-matrix composites was investigated by X-ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM), and the thermal barrier conductance ( h _c) of the interface in the Al–SiC composites was quantified using a rule of mixture regarding thermal conductivity. Al–SiC composites with a composition of Al (pure Al or Al–11 vol% Si alloy)–66.3 vol% SiC and a variety of SiC particle sizes were used as specimens. The addition of Si to an Al matrix increased the thermal barrier conductance although it decreased overall thermal conductivity. X-ray diffraction showed the formation of Al₄C₃ and Si as byproducts in addition to Al and SiC in some specimens. TEM observation indicated that whiskerlike products, possibly Al₄C₃, were formed at the interface between the SiC particles and the Al matrix. The thermal barrier conductance and the thermal conductivity of the Al–SiC composites decreased with increasing Al₄C₃ content. The role of Si addition to an Al matrix was concluded to be restraining an excessive progress of the interfacial reaction between Al and SiC.     

无压浸渗法制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料工艺研究

用有预制型的无压浸渗法制备了体积分数高达75%的碳化硅颗粒增强铝基复合材料.研究了各工艺参数对复合材料制备过程与性能的影响.结果表明:SiO2氧化膜、N2气氛和充分的保温时间有利于浸渗;浸渗温度选择1000℃比较合适;Mg的质量分数为10%时浸渗能顺利进行.     

SiCp/Al复合材料化学镀镍工艺的研究

采用在高体分碳化硅增强铝基复合材料表面化学沉积Ni-P合金镀层的方法来改善焊接性能.本文用特殊的前处理工艺,在复合材料表面形成结合牢固、光亮、致密、均匀、连续的Ni-P合金镀层,并观察了镀层形貌和镀覆过程的差异.将不含贵金属钯的活化液应用于该复合材料的活化过程,不仅成功地化学沉积上良好的镍磷镀层,而且能够大大降低成本.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱对基体材料和镀层的结构、表面和截面的微观状态、元素组成进行了测试.结果表明:在酸性镀液中获得的镀层是微晶结构,属于中磷镀层;在碱性镀液中获得的镀层是晶态的,属于低磷镀层.     

TATB基PBX的热膨胀系数研究

用线膨胀仪测试了TATB基PBX的线膨胀系数(CTE)，分析了配方、工艺等因素对PBX的CTE的影响情况。结果表明，氟聚合物粘结的TATB基PBX在室温—70℃间的CTE值很大，粘结剂氟聚合物在物理特性上的差别对TATB基PBX的CTE影响很小，而替用玻璃化转变温度高于75℃的高聚物可使PBX在室温—70℃间的CTE值显著下降。与钢模压制方法相比，采用等静液压方法可以便TATB基PBX药柱在室温—70℃的CTE值降低30％以上。冷热循环处理也可在一定程度上降低PBX的CTE值。     

硅橡胶热膨胀模塑成型法制备碳/环氧复合材料管研究

本文应用硅橡胶热膨胀模塑成型工艺成功地制备出符合尺寸精度要求的碳／环氧复合材料管。探讨了影响该成型工艺的主要因素。但实测的力学性能中复合材料管的压缩强度较低，本文对此进行了讨论。     

钙掺杂对铬酸镧热膨胀系数的影响

利用固相法合成的铬酸镧粉制备铬酸镧样品。研究了钙掺杂量对铬酸镧样品热膨胀系数的影响。结果表明：当钙掺杂铬酸镧时,Ca^2＋于A位取代La^3＋,引起A位离子半径减小,晶胞参数发生变化,同时Cr^3＋变价形成Cr^4＋,引起了O^2--O^2-和Cr^3＋-O^2-键长、键角和键能相应改变,从而对铬酸镧样品的热膨胀系数和相变温度造成影响;从室温到1000℃,铬酸镧的热膨胀系数随钙掺杂量增加而增大,由正交结构向菱形结构转变的相变温度随钙掺杂量增加呈线性提高。     

热处理对SiC/Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用热压法制备了SiC(10～30wt%)/Al复合材料,并研究热处理前后复合材料与钢球对磨的摩擦磨损规律。结果表明:热处理显著降低了复合材料的摩擦系数,平均降幅为25%;同时还减少了复合材料的磨损率,低(15wt%以下)、高(20wt%以上)SiC含量的复合材料的平均降幅分别为38%和60%。载荷超过5 N后,高SiC(20wt%以上)含量的复合材料热处理后的磨损率大幅降低,7 N时,30wt%SiC/Al复合材料的磨损率可达到1.14×10-3 mm3/m,说明高含量SiC/Al复合材料在大应力作用下的耐摩擦磨损场合具有良好的适应性。     

霞石微晶玻璃热膨胀系数的研究

霞石微晶玻璃热膨胀系数的研究刘小波（湘潭矿业学院４１１２０１）ＳｔｕｄｙｏｎＴｈｅｒｍａｌＥｘｐａｎｓｉｏｎＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＮｅｐｈｅｌｉｎｅＧｌａｓｓ－Ｃｅｒａｍｉｃｓ￥ＬｉｕＸｉａｏｂｏ（ＸｉａｎｇｔａｎＭｉｎｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ）...     

高导热高介电BT/SiC/PA6复合材料的制备及性能研究

以聚酰胺(PA6)为基体,氮化硅(SiC)为导热填料,钛酸钡(BT)为介电填料,通过热压法制备出系列复合材料;研究了不同粒径填料的搭配对材料导热与介电性能的影响。结果表明:在填充量较低时,使用混合粒径导热填料能产生一定的级配效应,从而提高复合材料的导热性能。总填充量为26%时,以4∶1的比例,用粒径为0.5~0.7μm和3μm的SiC共同填充PA6,制备获得了最高导热系数为0.9198W/(m·K)的复合材料,而不同粒径、不同功能的混合功能填料还能产生协同效应,进一步提升材料的导热性能并使材料同时获得较好的介电性能,当SiC填充量为20%,BT填充量为20%时,复合材料的导热系数达到1.1110W/(m·K),介电常数到达16(100Hz),损耗保持在0.075(100Hz)左右。