注射成形与压力熔渗方法制备高体积分数SiCP/Al封装盒体及其导热性能分析

先用注射成形方法制备出SiC预成形坯,然后使用压力熔渗方法将熔融Al熔渗于预成形坯体得到含65%(体积分数)SiC颗粒的SiCp/Al复合材料的封装盒体.SEM分析结果表明,封装盒体中的Al熔渗完全,内部组织均匀,且基本达到完全致密化;XRD分析结果得出,压力熔渗SiCP/Al复合材料中有微量的Al4C3生成,少量Al4C3有利于促进复合材料的导热性能;对于高体积分数SiCP/Al复合材料,界面热阻对材料热导率的影响不可忽略,使用等效粒径和Hasselman-Johnson模型计算本试验制备的SiCP/Al复合材料的界面热阻约为4.68×10-8m2·W/K.     

无压浸渗制备SiC_p/Al复合材料的力学性能研究

采用无压浸渗法制备出不同SiC粒度组成和硅含量的SiCp/Al复合材料,并对其性能进行测试分析。研究结果表明:SiCp/Al-7Si复合材料硬度比SiCp/Al-12Si复合材料的低,但抗弯强度和断裂韧性比SiCp/Al-12Si复合材料的高,对不同SiCp/Al复合材料的力学性能的影响程度各不相同;粒径小的SiC颗粒有利于SiCp/Al复合材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性的提高。当SiC粒度为W7,铝合金中Si含量(质量分数)为7%时,SiCp/Al复合材料的抗弯强度为502MPa、断裂韧性为7.1MPa·m1/2、硬度为66HRA。     

高性能SiCp/Al电子封装壳体的近终成形

用粒度为63μm和14μm的SiC粉末为原料,在注射温度和注射压力分别为160℃和70 MPa、粉末装载量(体积分数)为63%的条件下,获得SiCp注射坯,经过溶剂脱脂和真空热脱脂以及1 100℃/7 h的真空预烧结后,在1 000℃、N2气氛下进行Al合金熔渗,制备高体积分数63%SiCp/Al复合材料电子封装壳体。研究表明,熔渗组织均匀、致密,SiC颗粒均匀分布在Al基体中。熔渗时需要严格控制熔渗时间,熔渗时间超过10 min后会导致坯体被Al合金熔体过度熔渗,从而在复合材料表面产生Al合金层,时间越长,Al层厚度逐渐增加。最终制得的高体积分数63%SiCp/Al复合材料封装壳体的尺寸精度优于0.3%,其热物理性能优异,热膨胀系数和热导率分别为7.2×10-6K-1和180 W/m·K,密度为3.00 g/cm3,能够满足电子封装材料性能的要求。     

高体积分数SiCp/Al复合材料杯形件高温反挤压成形

将无压浸渗制备出的高体积分数SiCp/Al复合材料,通过高温反挤压方式成形杯形件.研究了在高温反挤压过程中复合材料的流变规律,利用扫描电镜(SEM)观察分析了高温反挤压参数对杯形件组织的影响.结果表明:在基体熔点以上,高体积分数SiCp/Al复合材料呈黏流体状态,颗粒与基体形成固-液混合体;高体积分数SiCp/Al复合材料高温反挤压变形后,基体仍保持连续,SiC颗粒在压力作用下发生转动、重排,部分颗粒破碎,颗粒分布均匀性较好;当变形温度较低、挤压速度较大时,颗粒易破碎,SiCp/Al复合材料杯形件内部颗粒尺寸不均匀,杯形件内角处颗粒尺寸较小;当变形温度较高、挤压速度较小时,杯形件内部颗粒尺寸均匀.     

颗粒体积分数对高压扭转的SiCp/Al基复合材料拉伸性能影响

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料,采用金相显微镜、室温拉伸性能测试实验并结合断口扫描电镜观察,研究颗粒体积分数对SiCp/Al基复合材料的显微组织和拉伸性能的影响.结果表明:SiC颗粒体积分数越大,剪切应变量越小,SiC颗粒分布越不均匀,团聚越严重.试样抗拉强度和屈服强度随SiC颗粒体积分数的增加而增加,但塑性降低.拉伸断口韧窝尺寸大小不一.高压扭转的SiCp/Al基复合材料断裂属于韧性断裂与脆性断裂混合模式,但随着SiC体积分数越小,材料断口的韧窝和撕裂棱越多,韧性断裂特征变得更为显著.     

SiCp/Cu复合材料的SPS烧结及组织性能

以化学镀Cu包覆SiC粉末和高压氢还原法制备的Ni包SiC复合粉末为原料,用放电等离子体烧结法制备了SiCp/Cu复合材料.分析了增强相含量和烧结温度对致密化的影响,比较了非包覆粉末和包覆粉末制备的复合材料的界面结合状况.然后对SiCp/Cu复合材料的热膨胀行为和力学性能进行了研究.结果表明:包覆粉末能够促进材料的致密化并且能获得良好的界面结合,所得SiCp/Cu复合材料的致密度达96.7%,抗压强度达1061 MPa.SiCp/Cu复合材料的热膨胀系数介于7.5×10-6～11.4×10-6·K-1之间,并且随SiC体积分数的增加而降低.材料在热循环过程中出现热滞现象,热滞现象受增强相的含量及界面结合状况的影响.     

粉体粒径级配比对粉末冶金SiC_p/6061Al复合材料组织与性能的影响

选择不同粒径的6061Al粉末和SiC颗粒,采用真空热压法制备含35%SiC体积分数的SiCp/6061Al复合材料,研究不同级配比对复合材料显微组织和抗拉强度的影响。结果表明:复合粉末的粒径级配比可影响复合材料的微观组织和力学性能;当增强体颗粒粒径为15μm时,随基体6061粉末与SiC颗粒粒径比降低,SiC颗粒在复合材料中的分布越来越均匀,抗拉强度提高;当基体6061Al粒径为10μm时,随SiC颗粒粒径减小,复合材料微观组织的均匀性降低,但抗拉强度提高。并建立了理想的复合粉末颗粒分布模型,模型的理论计算结果与Slipenyuk公式计算结果接近。     

高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料组织性能的探究

采用真空热压烧结工艺制备Al-30Si合金、30%Sip/Al、30%SiCp/2024Al、30%SiCp/6061Al(均为体积分数)复合材料,测定其热膨胀系数及力学性能。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对其微观组织结构及断口形貌进行表征,探究了高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料的组织与性能,分析了材料的断裂机制。结果表明:SiCp/2024Al复合材料中SiC颗粒分布均匀,组织致密,综合性能好,热膨胀系数(CTE)为13.69×10-6/K,硬度达到134 HB,极限抗拉强度达353 MPa。SiCp/6061Al复合材料中SiC颗粒分布较均匀,界面结合较好,组织不够致密,有少许孔隙,性能较好。SiCp/6061Al和SiCp/2024Al复合材料的断裂方式都是界面基体的撕裂结合SiC颗粒的断裂。Sip/Al复合材料中Si颗粒分布较均匀,断裂方式为界面脱开,性能较差。Al-30Si合金在烧结过程中形成大量板条状的Si相,性能最差,断裂方式以合金撕裂为主。     

混料工艺对稀土添加SiCp/Al基复合材料组织性能的影响

以SiC粉末、Al-Si合金粉末及CeO2粉末为原料,采用3种混料方式(机械混合法、球磨干混、球磨湿混)、在球磨干混条件下采用不同混料时间进行混料,并采用粉末冶金法制备了稀土添加SiCp/Al基复合材料,对复合材料进行SEM表征及力学性能测试,研究了混料工艺对稀土添加SiCp/Al基复合材料组织性能的影响.结果表明:球...     

Al/SiC复合材料激光快速成形的研究

激光快速成形技术制备Al/SiC复合材料基于快速成形原理，通过激光熔化同轴输送的Al/SiC复合粉末，在基板上直接成形出薄壁样品。鉴于Al/SiC复合粉末的特点，采用基板预热并预涂覆吸光涂层以降低所需的激光功率，避免铝的过度熔化和SiC的分解。所制得的Al/SiC复合材料组织均匀、细小，SiC分解量很少且分布均匀，有少量的Al4C3,Al4SiC4及单质硅生成。     

伪半固态触变成形制备SiCp/Al电子封装材料的组织与性能

采用伪半固态触变成形工艺制备了40%、56%和63%三种不同SiC体积分数颗粒增强Al基电子封装材料,并借助光学显微镜和扫描电镜分析了材料中Al和SiC的形态分布及其断口形貌,测定了材料的密度、致密度、热导率、热膨胀系数、抗压强度和抗弯强度.结果表明,通过伪半固态触变成形工艺可制备出的不同SiC体积分数Al基电子封装材料,其致密度高,热膨胀系数可控,材料中Al基体相互连接构成网状,SiC颗粒均匀镶嵌分布于Al基体中.随着SiC颗粒体积分数的增加,电子封装材料密度和室温下的热导率稍有增加,热膨胀系数逐渐减小,室温下的抗压强度和抗弯强度逐渐增加.SiC/Al电子封装材料的断裂方式为SiC的脆性断裂,同时伴随着Al基体的韧性断裂.      

不同粒径的SiC体积配比对SiC_p/Al基复合材料显微组织和拉伸性能的影响

为了研究不同粒径的Si C体积配比对SiC_p/Al基复合材料显微组织及拉伸性能的影响,采用高压扭转法(High-pressure torsion,HPT)将3.5μm(小)、7.0μm(大)SiC颗粒体积比分别为4∶1、1∶1、1∶4的SiC颗粒和纯Al粉末混合物制备成10%SiC_p/Al基复合材料(体积分数)。用金相显微镜、万能试验机、扫描电镜等分析2种粒径的Si C体积比对SiC_p/Al基复合材料显微组织和拉伸性能的影响。结果表明,随扭转半径增大,各试样的SiC颗粒分布更加均匀,颗粒团聚、偏聚现象减少,其中小、大SiC颗粒体积比为1∶1的试样性能最优,伸长率、相对密度最高,分别达到14.3%和99.1%,拉伸断裂形式为塑性断裂。     

航空用SiCp/Al复合材料热变形行为与环轧工艺研究

为了研究航空用高强韧碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiCp/Al）的热变形行为,为环轧制备航空用大尺寸环件提供工艺依据,采用粉末冶金工艺制备了17%SiCp/Al复合材料（体积分数）。通过不同温度与不同变形速率的热压缩实验,获得了复合材料在不同热变形条件下的应力应变关系,并根据这一关系建立了复合材料的热加工图。研究结果表明,SiCp/Al复合材料随着变形量的增加,在低于440 ℃或高于490 ℃以及高于0.100 s?1的变形速率下易发生失稳变形。SiCp/Al复合材料在变形温度与变形速率不适宜时,除了发生传统金属的失稳变形等工艺缺陷外,还会出现颗粒损伤引起的表面开裂,这种开裂无法通过机加工去除,应予以避免。最后,在热加工图的指导以及环轧实验验证下,给出了适宜SiCp/Al复合材料环轧成型的工艺参数,完成了外径达1200 mm的SiCp/Al复合材料环件制备。     

Fabrication,Microstructure and Properties of the Mid-Fraction SiC Particles/6061Al Composites Using an Optimized Powder Metallurgy Technique

Russian Journal of Non-Ferrous Metals - Commercial F500 SiC powder and 6061Al powder were chosen to fabricate the mid-fraction SiC particles (SiCp)/6061Al composite of 30 vol % (volume fraction)...     

Corrosive wear of SiC Whisker-and particulate-reinforced 6061 aluminum alloy composites

Wear tests on SiC whisker- and SiC particulate-reinforced 6061-T6 aluminum matrix composites (SiCw/Al and SiCp/Al), fabricated using a high pressure infiltration method, were performed in laboratory air, ion-exchanged water and a 3 pct NaCl aqueous solution using a block-on-ring type apparatus. The effects of environment, applied load, and rotational (sliding) speed on the wear prop-erties against a sintered alumina block were evaluated. Electrochemical measurements in ion-ex-changed water and a 3 pct NaCl aqueous solution were also made under the same conditions as the wear tests. A comparison was made with the properties of the matrix aluminum alloy 6061-T6. The SiC-reinforced composites exhibited better wear resistance compared with the monolithic 6061 Al alloy even in a 3 pct NaCl aqueous solution. Increase in the wear resistance depended on the shape, size, and volume fraction of the SiC reinforcement. Good correlation was obtained between corrosion resistance and corrosion wear. The ratios of wear volume due to the corrosive effect to noncorrosive wear were 23 to 83 pct, depending on the wear conditions.     

喷射沉积SiCP/Al复合材料及6066铝合金热挤压工艺的研究

作者应用喷射共沉积工艺制备 6 0 6 6 / Si Cp复合材料和 6 0 6 6铝合金锭坯 ,在不同的挤压比、挤压温度下挤压成　　型 ,用金相显微镜观察材料的显微组织 ,并测试了材料的力学性能。结果表明 :Si C/ Al复合材料喷射沉积状态的组织很疏松 ,存在许多的间隙 ,其密度约为理论密度的 86 % ,Si C颗粒在复合材料中分布不均匀 ,喷射沉积铝合金基体的致密度可达 90 % ;挤压过程使 Al/ Si Cp复合材料的大多数空隙消失 ,致密程度随挤压比的增大而增大 ,挤压比超过 14 .7后不会明显变化 ,而铝合金基体的致密程度与挤压比的变化关系不明显 ;挤压温度对材料的致密程度影响不大 ;Al/ Si Cp复合材料性能在挤压比超过 14 .7后变化不大 ;铝合金的性能不受挤压比变化的影响 ;而挤压温度过高使材料性能下降     

Fabrication,microstructures and properties of 50 vol.-% SiCp/6061Al composites via a pressureless sintering technique

Commercial F500 SiC powder and 6061 Al powder were chosen to fabricate the 50?vol.-% SiCp/6061Al composites via pressureless sintering. Effects of pre-treatment of the SiC powder and sintering temperature on the microstructures and properties of the composites were studied. Densification mechanism and interfacial reaction of the composites were also investigated. The results show that the composites have a high sintering ability and a low interfacial reaction activity. The density, bending strength and thermal conductivity of the composites are all sensitive to the sintering temperature. The composites sintered at 680°C are nearly fully dense and have the following optimal properties: the relative density of 98.5%, the bending strength of 495?MPa, the TC of 153?W/(m?K) and the coefficient of thermal expansion of 8.1?×?10^?6/°C (50–100°C), which are superior to most of the SiCp/Al composites of the similar composition reported previously.     

不同造孔剂对SiCp/Al复合材料中多孔预制体性能的影响

采用无压浸渗法制备SiCp/Al复合材料,主要分析了淀粉、硬脂酸和石墨三种不同造孔剂对多孔预制体组织结构和性能的影响。结果表明:三种不同造孔剂对预制件的孔隙分布影响很小;以石墨为造孔剂的预制件有一部分SiC颗粒在高温下氧化生成SiO2,形成的烧结颈,氧化生成的SiO2膜层对SiC颗粒起到一定的连接作用,使得预制件的强度增大。     

高体积分数SiCp/Al复合材料的研究现状

从高体积分数SiCp/Al复合材料的制备工艺、性能和应用等方面综述了其国内外研究现状,并指出其今后研究亟待突破的重点与难点.     

Physical Properties of SiCp/Sialon Composites with 4% Y2O3

SiCp/Sialon ceramic manix composites were fabricated by pressureless sintering method using the Sialon powder synthesized from the kaolin clay and submicron SiC particles. The best sintering parameter of SiCp/Sialon composites with 4% (mass fraction) Y2O3 is 1500 ℃×2 h. It is shown that with the increasing of SiCp content, the bulk density decreases, the apparent porosity increases, the flexure strength increases at first and then decreases, the fracture toughness increases and hardness gradually decreases. The best physical properties can be obtained with 10 mass% SiCp, and the bulk density is 3.06 g ·cm-3, apparent porosity is 2.4％, flexure strength is 389.5 MPa, and Vickers hardness is 18.4 GPa. There will be 1280 MPa radial tensile stress and 640 MPa tangential stress in side of Sialon of interphase boundary between SiCp and Sialon phase by calcilation. The mechanism of improvement of SiC content on mechanical properties are also discussed.