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).     

气压熔渗法制备高导热金刚石/Cu–B合金复合材料

以硼质量分数为0.5%的Cu–B合金为金属基体以及平均粒径为500 μm的金刚石颗粒为增强体,采用气压熔渗法制备金刚石/Cu–B合金复合材料,研究气压参数对其组织结构和热物理性能的影响规律。结果表明:随着气压升高,金刚石与Cu–B合金之间的界面结合效果、导热性能均增强,热膨胀系数减小;当气压为10 MPa时,其界面结合效果最优,界面处生成的碳化物层将金刚石完全覆盖,且100 ℃时的样品热导率为680.3 W/(m·K),热膨胀系数为5.038×10?6 K?1,满足电子封装材料的热膨胀系数要求。      

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。     

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。     

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。     

体育器材用SiCp/Al复合材料的制备和性能研究

研究了SiC颗粒尺寸和体积分数对SiCp/Al复合材料性能的影响。结果表明,在相同体积分数下,SiC颗粒粒径越小,对复合材料性能的改善效果越明显,5μm时效果最好。采用5μm的SiC颗粒,复合材料的抗拉强度、比强度随体积分数增大而先增后降,15%时达到最大,硬度随体积分数的增大而增大。综合来看,SiC颗粒粒径为5μm,体积分数为15%时,制备的材料性能最好。     

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。     

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。     

SiCp/Al复合材料导热性能的数值模拟

采用有限元方法对SiCp/Al复合材料的导热性能进行了数值模拟,建立了平面四颗粒和多颗粒随机分布复合材料测试模型,研究了颗粒体积分数、颗粒粒径、颗粒形貌以及基体对复合材料导热性能的影响.结果表明,SiCp/Al复合材料的热导率随SiC颗粒体积分数增加而下降;复合材料热导率随颗粒粒径的增大而稍有变化;球形颗粒复合材料热导率高于方形颗粒复合材料热导率,ZL101基体复合材料热导率高于ZL102基体复合材料热导率.     

Finite Element Prediction of the Thermal Conductivity of GNP/Al Composites

A 3D multi-scale finite element model was developed to predict the effective thermal conductivity of graphene nanoplatelet (GNP)/Al composites. The factors influencing the effective thermal conductivity of the GNP/Al composites were investigated, including the orientation, shape, aspect ratio, configuration and volume fraction of GNPs. The results show that GNPs shape has a little influence on the thermal conductivity of GNP/Al composites, and composites with elliptic GNPs have the highest thermal conductivity. In addition, with increasing the aspect ratio of GNPs, the thermal conductivity of GNP/Al composites increases and finally tends to be stable. The GNPs configuration strongly influences the thermal conductivity of GNP/Al composites, and the thermal conductivity of the composites with layered GNPs is the highest among the five configurations. The effective thermal conductivity is sensitive to volume fraction of GNPs. Ideally, when the volume fraction of layered GNPs reaches 1.54%, the thermal conductivity of GNP/Al composites is as high as 400 W/m K. The findings of this study could provide a good theoretical basis for designing high thermal conductivity GNP/Al composites.     

金刚石粒径及含量对超音速激光沉积金刚石/Cu复合涂层微观结构及性能的影响

目的研究不同金刚石粒径及含量对超音速激光沉积金刚石/Cu复合涂层微观结构及性能的影响。方法利用超音速激光沉积技术制备金刚石/Cu复合涂层。采用扫描电镜和摩擦磨损测试对涂层的显微组织结构和磨损性能进行了分析,用激光闪烁法测量复合涂层的热导率。结果金刚石均匀分布在复合涂层中,原始粉末中金刚石体积分数从30%增加到50%时,复合涂层中金刚石颗粒的面积占比仅从14.01%升至16.79%,远低于金刚石颗粒在原始粉末中的含量。400目金刚石/Cu复合涂层的平均热导率为296 W/(m·K),摩擦系数为0.551;800目金刚石/Cu复合涂层的平均热导率为238 W/(m·K),摩擦系数为0.545。结论原始粉末中金刚石配比的增加并未对复合涂层中金刚石含量的提升有显著作用。金刚石/Cu复合涂层的热导率随着增强相颗粒含量的增加而降低,随着增强相颗粒粒径的增大而提高。不同粒径金刚石颗粒的添加能显著降低Cu涂层的摩擦系数,且小粒径金刚石颗粒的添加使复合涂层的摩擦系数更低和更稳定,从而使其具有更小的磨损量和磨痕宽度,表现出较优的耐磨损性能。     

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）。      

Microstructure and thermal conductivity of copper matrix composites reinforced with mixtures of diamond and SiC particles

The thermal conductivity of diamond hybrid SiC/Cu,diamond/Cu and SiC/Cu composite were calculated by using the extended differential effective medium (DEM) theoretical model in this paper.The effects of the particle volume fraction,the particle size and the volume ratio of the diamond particles to the total particles on the thermal conductivity of the composite were studied.The DEM theoretical calculation results show that,for the diamond hybrid SiC/Cu composite,when the particle volume fraction is above 46% and the volume ratio of the diamond particles to the SiC particles is above 13:12,the thermal conductivity of the composite can reach 500 W·m-1·K-1.The thermal conduc-tivity of the composite has little change when the particle size is above 200μm.The experimental results show that Ti can improve the wettability of the SiC and Cu.The thermal conductivity of the diamond hybrid SiCTi/Cu is almost two times better than that of the diamond hybrid SiC/Cu.It is feasible to predict the thermal conductivity of the composite by DEM theoretical model.     

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...     

SiC_p/2024Al铝基复合材料的耐蚀性

用电化学方法和浸泡试验研究了SiC颗粒粒度和体积分数对SiCp/ 2 0 2 4Al铝基复合材料在 3.5 %NaCl水溶液中耐蚀性的影响 ,作为比较对 2 0 2 4Al的耐蚀性也进行了研究。结果表明 ,与基体相比 ,SiCp/ 2 0 2 4Al复合材料并不增加点蚀敏感性 ,其抗蚀性与SiC体积分数和粒度有关 ,SiC颗粒体积分数低或粒度高的复合材料 ,其抗蚀性往往大。     

电子封装用Al/Si/SiC复合材料的显微组织与性能(英文)

采用气压浸渗法制备中体积分数电子封装用 Al/Si/SiC 复合材料。在保证加工性能的前提下,用与 Si 颗粒相同尺寸(13 μm)的 SiC 替代相同体积分数的硅颗粒制得复合材料,并研究其显微组织与性能。结果显示,颗粒分布均匀,未发现明显的孔洞。随着 SiC 的加入,强度和热导率将得到明显提高,但热膨胀系数变化较小,对使用影响也不大。讨论几种用于预测材料热学性能的模型。新的当量有效热导被引入后,H-J 模型将适用于混杂和多颗粒尺寸分布的情况。     

Deformation behavior of SiC particle reinforced Al matrix composites based on EMA model

Effects of the matrix properties,particle size distribution and interfacial matrix failure on the elastoplastic deformationbehavior in Al matrix composites reinforced by SiC particles with an average size of 5μm and volume fraction of 12%werequantitatively calculated by using the expanded effective assumption(EMA)model.The particle size distribution naturally bringsabout the variation of matrix properties and the interfacial matrix failure due to the presence of SiC particles.The theoretical resultscoincide well with those of the experiment.The current research indicates that the load transfer between matrix and reinforcements,grain refinement in matrix,and enhanced dislocation density originated from the thermal mismatch between SiC particles and Almatrix increase the flow stress of the composites,but the interfacial matrix failure is opposite.It also proves that the load transfer,grain refinement and dislocation strengthening are the main strengthening mechanisms,and the interfacial matrix failure and ductilefracture of matrix are the dominating fracture modes in the composites.The mechanical properties of the composites strongly dependon the metal matrix.