低成本金刚石/铝复合材料的研究

采用无压浸渗工艺制备出低成本金刚石/铝复合材料,并对复合材料的显微组织、界面及导热性能进行了研究。实验结果表明,采用无压浸渗工艺制备的金刚石/铝复合材料,组织致密,颗粒分布均匀。金刚石/铝复合材料的热导率随着金刚石含量的增加而增加,热导率最高可达298W/(m·K)。     

高压熔渗金刚石/铜复合材料的低温导热特性

为研究高压熔渗金刚石/铜复合材料导热率在低温区的变化规律,采用高压熔渗（HRF）的方法分别制备了不同粒度（100 μm,250 μm,400 μm）的金刚石/铜复合材料,利用扫描量热法分析评价了高压熔渗法制备的不同粒度金刚石/铜复合材料的低温导热特性,采用扫描电子显微镜（SEM）分析其显微组织。研究结果表明：由于高压熔渗制备的金刚石/铜复合材料中的部分金刚石发生聚晶反应,导致金刚石颗粒间晶界传热的热阻远小于界面传热热阻;高压熔渗条件下,金刚石颗粒内部变形破碎导致缺陷增多,且100~150 K低温下以声子为主要热载子的传热对裂纹和间隙等缺陷敏感,导致在较低温区内金刚石/铜复合材料的导热率低于普通压力熔渗（PF）所制备的金刚石/铜复合材料的导热率。     

高导热金属基复合材料的热物理性能

分别采用无压浸渗、气压浸渗、内氧化技术制备了高导热Al/SiC、Al/C、Cu/Al2O3复合材料.研究了增强相和界面对这三种复合材料的热导率和热膨胀系数的影响,并对这些性能进行了理论分析和数值模拟.当颗粒尺寸与界面层厚度之比固定时,颗粒尺寸对Al/SiC复合材料热导率影响很小,但界面热导率对其影响很大;Al/SiC复合材料的CTE随温度的升高而增加,随SiO2层厚度的增加而减小;碳纤维中混杂3%SiC颗粒有利于改善纤维的分布,降低Al/C复合材料的缺陷,并提高其热导率;压力加工增加了Cu/Al2O3的致密度,也提高了其热导率;可用Schapery和Kerner模型计算复合材料的热膨胀系数,用Hasselman-Johnson模型计算热导率.     

颗粒粒径对Diamond/Cu-Cr复合材料组织与热物性能的影响

采用压力融渗的方法制备了高金刚石体积分数的Diamond/ Cu-Cr复合材料.研究了金刚石粒径对复合材料热导率的影响,并依据理论模型计算了界面热阻值.实验结果显示,金刚石颗粒平均粒径分别为40μm,100μm,200μm的Diamond/Cu-Cr复合材料的热导率依次增高,与理论模型计算结果一致.其中,颗粒粒径为200μm的Diamond/Cu-Cr复合材料的热导率达到736.15W/mK.当金刚石的颗粒粒径增大时,其比表面积降低,由于金刚石与基体合金接触的表面热阻高,减少金刚石表面积有助于提高复合材料的热导率.但是,当金刚石的颗粒粒径增大到一定程度时,复合材料二次加工的难度增大,表面质量降低,对工业应用造成困难.     

高体积分数B4C/ZL101复合材料力学性能的研究

高体积分数颗粒增强金属基复合材料结合了陶瓷和金属的性能优势,具有轻质、高强、高模量的特点,是一种颇具应用前景的装甲材料,但此方面的报道研究较少。采用压力浸渗法制备了颗粒体积分数为50%、不同粒径的B4C/ZL101复合材料。结果表明,预制件温度为550℃、浸渗熔体温度为750℃时,采用压力浸渗可以得到颗粒分布均匀、致密度高的复合材料,组成相简单;复合材料的力学性能表明,B4C颗粒的粒径越小,复合材料的力学性能越好。当B4C颗粒粒径为3μm时,压缩强度、抗弯强度、布氏硬度分别可达1000MPa、640MPa、285HB。     

高导热金刚石/铜电子封装材料:制备技术、性能影响因素、界面结合改善方法

随着电子行业的不断发展,第二代热沉材料如钨/铜封装材料、钼/铜封装材料、碳化硅/铝封装材料等已不能满足该领域日益增长的需求。金刚石的热导率为2 300 W/(m·K),是已知热导率最高的物质;铜的热导率为401 W/(m·K),在众多金属中仅次于Ag。金刚石/铜复合材料具有诸多优点:(1)热导率高、强度大;(2)热膨胀系数能够通过改变金刚石与铜的体积分数加以调控,以实现与硅、锗等半导体材料的匹配;(3)具有比金刚石/银复合材料更低的成本以及比金刚石/铝、钨/铜、钼/铜等材料更高的热导率。因此,金刚石/铜复合材料是一种理想的电子封装候选材料。金刚石/铜复合材料的制备技术多种多样,其中粉末冶金、放电等离子体烧结、液相渗透是最适合该复合材料特性也是研究最广泛的技术。液相渗透法又分为无压熔渗法和压力辅助熔渗法,与粉末冶金法和放电等离子体烧结法相比,该法成本低、操作性强,成为近年研究的重点方向。目前,国际上已制备出热导率高达900 W/(m·K)的金刚石/铜复合材料。另一方面,金刚石与铜界面润湿度较差,导致复合材料致密度不高且热导率不易提升。解决金刚石与铜界面润湿度较差的问题成为制备金刚石/铜复合材料的关键,也促使国内外研究者不断尝试在制备工艺环节引入改进措施。目前已探索出两种较为可行的方法:(1)在复合材料制备过程中添加少量B、Cr等活性元素,使这些活性元素与铜形成合金;(2)在制备金刚石/铜复合材料之前,采用化学镀、扩散烧结、盐浴、磁控溅射等手段预先在金刚石表面包覆一层均匀的碳化物。本文总结了金刚石/铜复合材料的国内外最新研究进展及主流制备技术,论述了影响复合材料的热膨胀系数及热导率的主要因素。文章还介绍了改善金刚石与铜的界面润湿度的方法,最后对金刚石/铜复合材料的发展进行了展望。     

镁基复合材料力学性能与微观组织研究

采用了液态浸渗法制备了Al2O3短纤维和SiC颗粒混杂增强镁合金复合材料.研究了浸渗压力对镁基复合材料力学性能和微观组织的影响.研究表明,当浸渗压力从0.4 MPa增加到60 MPa的过程中,由于组织的密实使得力学性能上升;随着浸渗压力的增加,将导致预制体受到压缩变形,纤维折断,从而导致综合力学性能下降.     

高功率半导体热沉材料步入“钻铜”时代

正金刚石/铜(Dia/Cu),又名"钻铜",是一种金刚石和铜的复合材料(见图1)。通常采用压力浸渗工艺或粉末冶金工艺制备。新1代半导体材料的发展水平直接决定和影响了金刚石/铜热沉材料的诞生和产业化进程。随着砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等第2代、第3代高功率半导体芯片、器件的散热需求增加,金刚石     

超高压熔渗法制备铜/金刚石复合材料的热导率*

用超高压熔渗法制备了金刚石体积分数为90%的铜/金刚石复合材料, 其热导率为662 Wm^-1K^-1, 比用其它方法制备的这种材料的热导率高。SEM、EDS和XRD的表征结果表明, 这种铜/金刚石复合材料的界面结合良好, 金刚石与铜之间有过渡层, 部分金刚石相互连通。     

复合相变储能材料制备工艺对其浸渗率和相对密度的影响

本文探索了Na2SO4/SiO2无机盐/陶瓷基复合相变储能材料的自发熔融浸渗工艺制度.讨论了预制体制备工艺的四个主要影响因素:造孔剂含量、成型压力、烧成温度和颗粒粒度与复合相变储能材料的浸渗率和相对密度的关系,分析了熔融盐与预制体浸渗合成时,浸渗温度、浸渗时间以及浸渗方式对复合相变储能材料浸渗率和相对密度的影响.对复合相变储能材料的物相组成和显微结构进行分析,结果表明:制备工艺对复合储能材料的物相组成影响不大,Na2SO4与SiO2两相表现出较好的高温稳定性和相容性,且分布均匀.     

金刚石表面镀钨对铜/金刚石复合材料热导率的影响

利用粉末覆盖烧结法成功在金刚石表面镀覆W,并采用气体压力熔渗法制备Cu/diamond(W)复合材料。研究了不同镀覆温度对镀层微观结构以及复合材料热导率的影响。结果表明,金刚石表面镀钨有效的改善了界面结合,提高了复合材料热导率。镀层厚度随镀覆温度的提高而明显增加,复合材料热导率先增高再降低。当镀覆工艺为1 050℃保温15 min时,镀层厚度为2 000nm,复合材料热导率最高可达到670 W/mK。     

纤维初始构形对金属基复合材料微观组织的影响

研究了束簇纤维预制型中纤维束内原丝自然分布、框架涂层结构和颗粒混杂三种初始形对液相浸渗效果及微观组织的作用，实验发现：纤维自然排布时浸渗缺陷的存在是必然的，浸渗压力的提高只能减小而不能完全消除该缺陷；采用框架结构涂层首先填充预制型中细小尖角空隙后，可在较低的压力下实现完全浸渗；颗粒与纤维的混杂使纤维相互分离，消除了细小空隙而使纤维束内完整充填；与框架结构相比，混杂后浸渗形成的复合材料中纤维相互分离     

无压浸渗法制备Al/70vol%Sip复合材料

采用无压浸渗工艺,成功制备出Al/70vol%Sip复合材料,对Al-Si体系进行了自发浸渗的热力学及动力学分析,并分析了组织中残留微细孔隙的形成机理.研究表明:由于存在冶金润湿,在毛细压力作用下,Al合金液能较好浸渗Si多孔预制体,浸渗深度与时间成抛物线关系;采用饱和成分的Al合金浸渗,可有效抑制对Si预制体的溶解浸蚀;对复合材料浸渗组织观察表明,Si颗粒发生钝化,相邻颗粒融合连接,呈连续三维网状.     

放电等离子烧结制备Diamond/Al复合材料

采用放电等离子烧结法（SPS）制备了Diamond/Al复合材料,研究了金刚石粒径、成分配比、工艺参数等对复合材料的导热性能的影响。结果表明,SPS可以得到导热性能较好的Diamond/Al复合材料,致密度是影响该材料导热性能的最重要因素。在实验确定的金刚石体积分数50%,金刚石粒径70 μm,温度550℃、压力30 MPa的工艺条件下,所制备的材料致密度较高,热导率为182 W/(m·K),比相同条件下纯铝粉烧结体的热导率提高了34.8%,表明金刚石的添加对烧结铝基材料导热性能有明显的改善作用。      

真空压力浸渗法制备SiCp／Al的研究

用真空压力浸渗法制备了ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料，研究表明，这种工艺的优点是制备的ＳｉＰ／Ａｌ复合材料颗粒含量高，热膨胀系数低且可调整，如能提供精密模具，该工艺对于开发ＳｉＰ／Ａｌ复合材料作为一析兴电子封装材料是极具竞争力的。研究还发现，将真空压力浸渗法制备的颗粒含量的复合材料过重熔稀释可制成颗粒含量适中、气孔率低、无氧化夹杂和界面反应的最终复合材料，与复合铸造法制备的同样材料相比，这种材料具有低的气     

改善相变材料导热性能研究综述

储能系统中由于部分相变材料存在热导率低的问题,使系统的传热性能变差,储能和释能时间增加,进而降低了系统的整体效能。研究者们针对这个问题进行了大量的研究并取得了一些有价值的研究成果。文章对近年来国内外在提高相变材料热导率方面的研究进行了综合分析,介绍了四种主要的强化方法,分别是加入金属颗粒、碳纤维、膨胀石墨和纳米粒子,并探讨了今后提高相变材料热导率工作的研究重点,提出碳纤维和纳米粒子两种物质强化传热的性能优越,加强这两方面的研究具有重要的应用意义。     

金属基复合材料的调压浸渗成形工艺

本文通过理论分析提出了一种新的金属基复合材料成形工艺——液相调压浸渗成形法,考察了可调工艺参数对浸渗过程的影响规律。实验表明,升压速度在很大程度上决定着材料的浸渗和凝固过程。采用调压浸渗成形工艺可以在较低的压力及模温下获得复合良好的金属基复合材料。     

压力浸渗制备石墨/铝复合材料及其热学性能

采用压力浸渗法制备了石墨/铝复合材料,研究了不同体积分数鳞片石墨对复合材料热学性能和组织的影响。结果表明,加入石墨片明显提高复合材料水平热导率,同时降低复合材料热膨胀系数和密度。当复合材料中石墨体积分数从23.9%增加到73.4%,复合材料水平热导率从234 W/(m·K)提高到402 W/(m·K),同时热膨胀系数降低至5×10-6/K,兼顾高热导率和低热膨胀系数的特点。     

镀钛金刚石／铜复合材料的热导率

采用粉末冶金法在高温热压炉中制备金刚石／铜复合材料,研究了钛镀层、烧结温度、金刚石颗粒体积分数对金刚石／铜复合材料热导率的影响。结果表明：钛镀层能改善金刚石／铜复合材料的界面浸润性,降低孔隙率,提高热导率。烧结温度低于980℃时,烧结驱动力不足,致使金刚石／铜复合材料的致密度下降,热导率降低;烧结温度高于980℃时,由...     

高体积分数SiCP/ Al 复合材料电子封装盒体的制备

采用注射成型方法制备了SiC_P封装盒体的预成型坯, 用压力浸渗方法将熔融铝浸渗到SiC_P封装盒体的预成型坯中, 制备出含SiC_P体积分数为65 %的SiC_P / Al 复合材料的封装盒体。SEM 观察表明, 经过压力浸渗后SiC_P / Al 复合材料组织均匀且致密化高, 室温热膨胀系数为8. 0 ×10-6 / K, 热导率接近130 W/ (m·K) , 密度为2198 g/ cm3 , 能够很好地满足电子封装的要求。