导热绝缘硅胶材料用氧化铝性能研究

本文论述了氧化铝粉体在导热绝缘硅胶材料中的导热机理,并分别论述了氧化铝形貌、粒径分布、杂质含量等对导热绝缘硅胶性能的影响,并提出提高导热绝缘硅胶导热率及柔韧性的措施:提高氧化铝球形度可以提高硅胶的柔韧性,提高氧化铝α-相转化率和晶体的致密度、合理的粒度分布可以提高硅胶的导热率。严格控制杂质含量不但提高硅胶的绝缘性能且能提高导热率。     

高导热高绝缘导热硅脂的制备及性能表征

高导热硅脂作为一种热界面材料,可以显著地减小因接触空隙而产生的热阻,提高散热效果。通过采用自制的氮化硅、氮化铝、氧化铝等陶瓷粉体来代替传统的金属粉体作为导热填料,制备出高绝缘高导热的导热硅脂。研究了陶瓷粉体种类、添加量以及表面改性剂对导热硅脂热导率的影响规律。采用热阻测试仪、AMD、Inter主板测试平台、耐压测试仪等表征了导热硅脂的导热和绝缘性能。并对实验结果进行了理论分析。     

氮化铝基导热复合材料的制备及性能

以AlN角形粉和AlN球形粉为填料,以PDMS为有机基体,制备不同固含量的导热复合材料,研究了AlN形态、AlN填充分数及粉体表面改性等对导热复合材料粘度及热导率的影响。研究结果表明,与角形AlN粉体相比,球形AlN粉体可显著降低复合材料的粘度,因而有利于获得更高的填充分数和更大的复合热导率。利用KH570对AlN粉体进行表面改性,有利于降低界面热阻,提高复合热导率,改性浓度(质量分数)为2.0%时,复合材料热导率可提高22.5%。     

氮化铝基导热复合材料的制备及性能

以AlN角形粉和AlN球形粉为填料,以PDMS为有机基体,制备不同固含量的导热复合材料,研究了AlN形态、AlN填充分数及粉体表面改性等对导热复合材料粘度及热导率的影响。研究结果表明,与角形AlN粉体相比,球形AlN粉体可显著降低复合材料的粘度,因而有利于获得更高的填充分数和更大的复合热导率。利用KH570对AlN粉体进行表面改性,有利于降低界面热阻,提高复合热导率,改性浓度(质量分数)为2.0%时,复合材料热导率可提高22.5%。     

聚碳酸酯及聚碳酸酯合金导热绝缘高分子材料的研究

分别以聚碳酸酯(PC)、聚碳酸酯和ABS合金(PC/ABS)为基体,以氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氧化铋(BiO)等作为导热填料,用挤出机造粒,注塑机成型样条.研究了填料种类、形状、填充量对复合材料的导热性能和力学性能的影响.结果表明,填充30wt%～50wt%氧化铝的PC导热系数从原来的0.2提高到0.528W/mK;30wt% SiC填充PC/ABS的导热系数为1.099 W/mK;30wt% BiO填充PC/ABS的导热系数达1.226W/mK.其中30wt% SiC填充PC/ABS的综合性能最好.填料有一定的长径比,对材料的力学性能和形成导热网链有利.     

SiCp/Cu包覆粉体及其热沉材料的制备

采用化学镀铜工艺制备了Cu包覆SiCp复合粉体,并对复合粉体的组成和形貌进行了分析.同时,利用制得的复合粉体,结合适当的热压烧结工艺制备了Cu-35SiCp热沉材料,并对热沉材料的微观组织和热物理性能进行了研究.结果表明,SiCp颗粒在热沉材料的基体中均匀分布,界面结合良好.在试验条件下,Cu-35SiCp热沉材料的导热系数为165.7 W/(m·K),30～200 ℃温度区间内的热膨胀系数为15.1×10-6/K.     

AlN掺杂的镓基液态金属硅脂在散热冷却上的应用

为了增强界面传热效果,将镓基液态金属（Ga68.5In21.5Sn10）及氮化铝作为导热填料填充到甲基硅油中制备了一种新型复合的热界面材料,并利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）检测材料的微观结构和化学成分以研究其导热原理。合成的AlN掺杂的镓基液态金属硅脂导热率可达5.014w /m·K,分别高于液态金属/甲基硅油二元复合材料和现售高端的导热硅脂产品（x-23-7762）约5%和20%。同时,接触热阻减少了约20%和50%,粘度保持在适当的范围内降低了使用过程中的溢出风险。CPU的实测结果表明新合成的AlN掺杂的镓基液态金属硅脂可以显著降低笔记本核心的工作温度,分析其导热机理后提出传热过程的协同效应原理。实验结果表明该产品是一种理想的导热界面材料且具有广泛的应用前景。     

热处理工艺对纳米γ-Al2O3粉体的尺寸和形貌的影响

以异丙醇铝为原料采用溶胶凝胶技术制备水合氧化铝前驱体,经热处理制得纳米氧化铝粉体.采用正交实验设计研究了热处理工艺条件对纳米氧化铝粉体的尺寸和形貌的影响规律.结果表明,热处理工艺参数对Al2O3粒子颗粒特性的影响由强到弱的次序为:煅烧温度、水合氧化铝在300℃分解温度点的保温时间、在煅烧温度点的保温时间;通过控制其热处理工艺参数,可获得一定尺寸范围的大小均匀,分散性好的球形γ-Al2O3粉体;制备尺寸为8 nm的球形γ-Al2O3粉体的最佳的热处理工艺参数为:煅烧温度900℃,在煅烧温度点保温4 h,在300℃温度点不保温.     

导热填料氧化铝的表面处理研究

本文针对填料氧化铝的表面处理进行了研究,试验选取不同的偶联剂对填料氧化铝进行表面处理,通过吸油值、粘度及扫描电镜对表面处理后的填料氧化铝进行表征,并对偶联剂的表面处理作用及机理进行了初步的探讨。结果表明,偶联剂可以明显的降低填料氧化铝的吸油值,相对于未表面处理的填料氧化铝,经偶联剂A、B、C表面处理后填料氧化铝的吸油值分别下降了7.5%、20%、30%。随着偶联剂C添加量的增加,填料氧化铝的粘度逐渐降低,当偶联剂C的添加量超过0.3%时,其粘度下降趋缓,基本达到平衡。偶联剂C的最佳添加量为0.3%,此时体系粘度为5850MPa·s,相对于未表面处理的填料氧化铝的粘度下降了44%,并且表面处理后的填料氧化铝粉体分散性较好,颗粒无明显团聚现象存在,粉体棱角减少。     

氧化铝-氧化铈核/壳复合磨料的性能测定

以α-Al2O3为核、以氧化铈为壳,制备氧化铝-氧化铈核/壳复合磨料,并对其性能进行测定.使用激光粒度分析仪测定粒度分布,使用FD-TC-B型导热系数测定仪测定复合磨料的导热系数,使用分光光度计测定透光率.氧化铝-氧化铈核/壳复合磨料的粒径分布较集中,导热性能较单一磨料好,透光率小,分散性能好,浆料质量浓度达到2％时,抛光效率最高,适合玻璃抛光.     

物质相变点导热系数的测试方法

设计了一种测试物质相变点固、液相导热系数的新方法。该方法用于测试处于低相变温度下的纯物质和湿多孔材料相变时固、液相的导热系数,测试结果与文献数据吻合较好。研究表明该方法用于研究物质相变温度下的热传导以及相界面的热物性是可行的。     

纳米氧化铝粉体的绿色合成

以廉价的铝锭和异丙醇为起始原料,采用独特的分离提纯、回收再利用技术和溶胶凝胶工艺,合成高性能纳米氧化铝粉体,并利用TEM,XRD和石墨炉原子吸收法等对粉体的相组成、形貌和杂质含量进行分析研究.得出原料对粉体的形貌和组成没有影响,两种不同的Al源均制备出了粒径为10～20nm,球形γ-Al2O3粉体;而原料和蒸馏工艺对纳米氧化铝粉体的纯度有影响,随铝锭纯度的增加,所制备的纳米氧化铝所含的微量杂质含量明显下降.和一次蒸馏相比,二次蒸馏所得产物的主要微量杂质明显下降.利用重熔铝锭为原料,采用二次蒸馏工艺,制得了纯度高达99.99%的纳米氧化铝,且在制备过程中没有废液,废气排出,实现了高纯纳米氧化铝粉体的低成本、环保型生产.     

非均相沉淀-热还原法制备金属镍包裹氧化铝球形微粉

利用非均相沉淀包裹技术，在室温下的水溶液中，以球形碱式碳酸铝铵（AACH）、硫酸镍和碳酸氢铵为原料，制备了金属镍包裹氧化铝球形微粉前驱体，即碱式碳酸镍（NCH）包裹碱式碳酸铝铵微粉。然后，将前驱体在500℃下用氢气还原，成功制备了表面光滑、致密的金属镍包裹氧化铝球形微粉。研究了在非均相沉淀过程中，被包裹碱式碳酸铝铵微粉粉体浓度、硫酸镍和碳酸氢铵加料速度、反应时间、表面活性剂等因素对复合粉体前驱体制备的影响，利用SEM、EDS、XRD等手段表征了复合粉体前驱体及还原产物的表面及切面形貌、成分和结构。     

PVD导热涂层的研究综述

首先从导热涂层的应用背景出发,分析了导热涂层研究的必要性,其次探讨了导热涂层的导热机理和影响涂层导热的宏观和微观因素。在此基础上,阐述了PVD导热涂层的研究现状,重点分析了Si C、AlN、DLC三种常见的具有较大应用潜力的PVD导热涂层。声子散射是影响涂层热导率的直接原因,涂层内部同位素、杂质、缺陷及晶界等均会引起声子发生散射,而界面声子散射引起的界面热阻对涂层导热性能影响巨大,通过合理选择制备技术和精确控制工艺参数,在一定程度上能改善涂层的导热性能,提高热导率。在此基础上,笔者提出了离子源辅助高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)的工艺配合,提高涂层质量和致密度,优化界面结构,降低界面热阻,以期实现涂层的高导热性能。     

溶胶-凝胶法制备水合氧化铝粉体

以异丙醇铝为原料采用溶胶-凝胶技术制备水合氧化铝粉体,通过TEM、XRD和IR等手段表征水合氧化铝粉体,研究了异丙醇铝与水的摩尔比(简称R)和水解温度对水合氧化铝粉体特性的影响规律.结果表明,R值对水合氧化铝的尺寸和形貌影响很大.当R为1:1或1:50时水合氧化铝粉体为无定形,且团聚严重;当R值为1:3时,水合氧化铝粉体结晶度高且具有好的分散性.当R值一定时,水解温度80℃比60℃更有利于异丙醇铝的水解.     

原位直接氮化法制备片状AlN粉体

片状AlN粉体作为热界面材料的填料应用前景广阔，但制备工艺难度大、成本高限制了其实际应用。本文以球磨处理后得到的片状Al粉为铝源，在氮气气氛中通过原位直接氮化法成功制备出由等轴状微米颗粒结合而成的片状AlN粉体，并研究了球磨处理、氮化温度和升温速率对产物物相组成及显微形貌的影响。结果表明，球磨处理可增强Al粉的反应活性、提升氮化速率。升高氮化温度可提升Al粉的氮化率，但过高的氮化温度则会导致产物无法保持片状形貌；提高升温速率会增大等轴状微米颗粒的粒径。当氮化温度为640℃、升温速率为5℃/min时，制备的片状AlN粉体表面最为致密、平整，有望作为热界面材料的填料使用。     

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。     

玻璃先驱体对溶胶-凝胶合成纳米氧化铝的影响

以硝酸铝、硝酸镁、硝酸钙、硅溶胶为原料,采用溶胶-凝胶法合成纳米级氧化铝粉体,并对不同温度煅烧后粉体的物相与形貌进行表征。通过在硝酸铝的溶胶中引入4%(质量分数)的MgO-CaO-Al2O3-SiO2玻璃助剂先驱体,在80℃水浴中长时间静置后获得乳白色凝胶,在不同温度下煅烧该凝胶,结果发现:煅烧温度低于950℃时,所获得的粉体主要为无定型态,仅含有少量的γ型氧化铝;将凝胶在1000℃煅烧2h后,全部变成粒度在25～35nm、粉体颗粒呈球形的α型氧化铝;玻璃助剂先驱体的添加,不但降低了α-Al2O3的合成温度,同时还加快了γ-Al2O3向α-Al2O3的转变进程。     

SiC_p/Al基复合材料的铝浴自蔓延反应制备及其热学性能

将SiC和Ti的混合粉末压坯浸入铝液中 ,引发SiC和Ti的自蔓延反应 ,制备了低膨胀、高导热和高含量SiCp/Al基复合材料。自蔓延反应产物Ti5Si3和TiC在SiC颗粒表面原位形成涂层 ,改善了SiCp/Al界面的润湿性。SiC颗粒自重沉降 ,可形成高SiC含量的复合材料。考察了复合材料的热膨胀系数、导热系数及其与自蔓延反应之间的关系。结果表明 ,自蔓延反应对材料的热膨胀系数影响不大 ,但剧烈的自蔓延反应会损害材料的导热性能 ,如果适当控制反应程度 ,可以制备低膨胀、高导热的SiCp/Al基复合材料。     

感应等离子体球化热喷涂粉体材料研究进展

介绍了传统非等离子体法制备球形粉体方法--雾化法和喷雾造粒法,分析了其在热喷涂球形粉体制备过程中存在的优势和局限性。综述了等离子球化技术在热喷涂粉体材料领域中的应用现状,并深入讨论了感应等离子体球化过程中不同的工艺条件对粉体球化率和形貌的影响:原料粉体状态决定了球化后粉体的平均粒径,降低粉体原始粒径可以提高熔融程度,粒径分布较窄的原始粉体有利于得到高球形度粉体;适当增大输入功率和工作气体流量,可降低细小颗粒的粘附现象;工作气体的种类会影响等离子焰炬的热焓值;送粉速率需要结合粉体性质择优选取。这些关键影响因素对热喷涂粉体性能的调控机制,以及深入认识等离子体作用条件下的热喷涂粉体球化机理,提供了有力的理论支撑。总结和展望了感应等离子球化技术在热喷涂陶瓷粉体材料制备中存在的问题和发展方向,感应等离子体球化技术作为制备高纯度、无污染热喷涂球形粉体材料的一种新技术,具有广阔的应用前景。