SiCp/Al电子封装复合材料预成形坯的制备

在本实验中将SiC颗粒与粘结剂混合,温压制备成坯块,进行了热脱脂与预烧结,研究了热脱脂-预烧结后坯块的线性膨胀率、孔隙度、强度与工艺条件的关系,对预成形坯的显微组织形貌进行分析.结果表明,通过有效地控制成形、脱脂与烧结等工艺参数,能制备出具有适合强度和孔隙度的预成形坯.     

SiC颗粒特性对无压熔渗SiCp/Al复合材料热物理性能的影响

采用粉末注射成形-无压熔渗相结合技术制备出了电子封装用高体积分数SiCp/Al复合材料. 重点研究了SiC粒径、体积分数以及粒径大小等颗粒特性对所制备复合材料热物理性能的影响规律. 研究结果表明,SiCp/Al复合材料的热导率随SiC粒径的增大和体积分数的增加而增加;SiC粒径的大小对复合材料的热膨胀系数(CTE)没有显著的影响,而其体积分数对CTE的影响较大. CTE随着SiC颗粒体积分数的增加而减小,CTE实验值与基于Turner模型的预测值比较接近. 通过对不同粒径的SiC粉末进行级配,可以实现体积分数在53%～68%、CTE(20～100℃)在7.8×10-6～5.4×10-6K-1、热导率在140～190W·m·K-1范围内变化.     

Si对无压浸渗SiCp/Al复合材料显微组织与热导率的影响

研究了Al-8Mg基体中添加Si对无压浸渗SiCp/Al复合材料显微组织和热导率的影响.结果表明,Si能够改善Al与SiC的润湿性,减少复合材料孔隙度,抑制界面反应,提高相对密度.不含Si时,Al与SiC界面反应严重,并且润湿性较差,导致复合材料的热导率和相对密度较低;当基体中添加质量分数12%的Si时,界面反应受到完全抑制,热导率取得最大值;进一步提高基体中Si含量,由于铝基体的热导率随Si含量的增加而降低,导致复合材料的热导率也随之降低.     

注射成形制备SiCp/Al复合材料电子封装盒体的预成形坯

对碳化硅陶瓷注射喂料进行流变性能分析后得到合适的注射喂料.通过注射工艺和后续的脱脂-预烧结工艺成功制备出压渗用SiCp封装盒体的预成形坯.结果表明:SiCp装载量为65%,粘结剂成分为70%PW(石蜡) 29%HPDE(高密度聚乙烯) 1%SA(硬脂酸)的喂料在较宽的剪切速率和温度范围内均具有良好的注射性能;在合适的注射参数下可以制得完整无缺陷的注射坯;采用溶剂脱脂与热脱脂两步脱脂工艺,可以成功脱除注射坯体中的粘结剂,在1 150 ℃进行预烧结,制备出了具有良好外观形貌、足够强度以及适中连通孔隙的预成形坯,可以满足后续加压渗铝制备SiCp/Al复合材料的封装盒体实验的要求.     

无压浸渗法制备高体分比SiCp/Al

采用粉末注射成形/无压浸渗法成功制备出了SiC体积分数为63%的SiCp/Al复合材料.重点研究了主要工艺参数对SiC骨架及复合材料性能的影响规律.研究表明,采用粉末注射成形制备的SiC骨架经1100℃预烧后,仍具有很高的开口孔隙率,达到总孔隙率的97.9%.SiC颗粒经高温氧化处理后所生成的SiO2薄膜可明显改善铝合金熔液与SiC颗粒之间的润湿性,显著提高复合材料的密度.通过对工艺参数的优化可使铝液较好地润湿SiC骨架,获得最高相对密度可超过97%的复合材料.     

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.     

伪半固态挤压成形制备高体积分数SiCp/Al复合材料的性能

采用伪半固态挤压工艺制备SiC体积分数为40%、50%、65%的SiCp/Al复合材料,并对其微观组织和性能进行研究.结果表明:制备的高体积分数SiCp/Al复合材料中SiC颗粒分布均匀,铝合金填充在SiC缝隙中,形成致密组织.Mg和SiO2均能改善SiC颗粒与Al的界面润湿性,增加界面结合强度.所制得的φ(SiC)=65%的复合材料密度为3.11g/cm3,表面硬度为HB 108.5,抗折强度302.1 MPa,热膨胀率低于5.6×10-6/K,热导率为74 W/(m·K);SiC与Al基体界面的破坏以脱粘机制为主.     

亚微米SiCp/Al复合材料的磨损性能

以亚微米级（130nm）SiCp和100—200目（149—75μm）Al粉为原料,采用冷压烧结和热挤压方法制备出不同体积分数的微米SiCp增强Al基复合材料,并在油润滑条件下,对其滑动磨擦特性进行了研究．结果表明i在较高载荷下,体积分数为1．5％和5．0％的SiCp／Al基复合材料具有优异的滑动磨损抗力,且随SiCp含量增加,复合材料的耐磨性能提高,耐磨性可迭市售挤压态锡青铜QSn6．5—0．4的1．21和4．06倍、纯Al的1．10和3．66倍;其磨损表面和次表面在摩擦推挤形变的作用下形成了Al基体＋孔隙＋尺寸适中、近球状、弥散分布SiCp的理想耐磨减摩组织．     

SiCp/6066Al复合材料的制备工艺研究

重点探讨了一种制备SiCp／6066Al复合材料的新工艺，即高能球磨法与粉末冶金技术相结合，采用低温长时分段式烧结和低温快速热挤压工艺成功制备了高性能的10%SiCp／6066Al复合材料．研究了材料的微观组织结构和力学性能．材料的平均屈服强度、抗拉强度、延伸率与工艺相同但采用高温短时烧结相比，分别提高了82％，65％和300％．采用高能球磨法混料和低温快速热挤压工艺相结合，是实现增强体颗粒均匀分布的最有效方法。     

无压渗透法制备SiC颗粒增强铝基复合材料的研究

利用无压渗透法制备出SiCp／Al复合材料，研究了SiCp／Al系统的界面微观结构及复合材料的机械性能，研究表明：SiCp／Al系统的界面处存在着界面反应，生成Si、A12O3和A13C4等产物，在界面处存在着Si和Mg元素的富集；复合材料的机械性能受界面反应和Si元素富集的影响，其中界面反应是最重要的影响因素。当界面反应控制在一定程度时，在基体与增强相的界面处形成比较充分的“机械绞合”，才会使复合材料的机械性能有较大提高，界面上Si元素的富集对机械性能的影响较为复杂，一方面它可以控制界面反应的过度发生，另一方面又会产生晶格畴变，这两方面效应的叠加，使之对复合材料机械性能的影响减弱，远小于界面反应对机械性能的影响。     

高应变率下SiCp/Al的断口形貌和变形机制

利用Hopkinson压杆对采用无压浸渗法制备的高体积分数SiCp/Al复合材料进行高应变率冲击压缩实验,研究了应变率对复合材料微观断口形貌的影响,分析了其在高应变率下的变形机制.结果表明：强度较高的复合材料有较强的产生变形局部化的倾向;同时,SiC颗粒尺寸对局部化的形成有明显影响,增强相颗粒尺寸较小（100μm）的复合材料更容易产生变形局部化,在高应变率压缩载荷下,无压浸渗高体积分数SiCp/Al复合材料在增强相颗粒破裂的同时会出现基体的局部化变形,复合材料的损伤行为与材料中的增强相颗粒尺寸密切相关.     

2024Al/Gr/SiCp复合材料耐热性能研究

研究了采用真空热压法制备的2024Al/Gr/SiC_p复合材料高温拉伸性能及长时间热暴露后的室温力学性能,同时对拉伸断口进行分析,探讨了SiC颗粒和石墨对材料耐热性能的影响.结果表明:2024基体合金和2024Al/Gr/SiC_p复合材料在200℃及以下热暴露时,复合材料的强度下降幅度较小,但基体合金的强度下降幅度明显比复合材料的大,这与增强相SiC颗粒与石墨提高了材料的耐热性能有关.在300℃热暴露条件下,2024基体合金和2024Al/Gr/SiC_p复合材料的力学性能快速下降.2024Al及其复合材料的高温拉伸性能随拉伸温度升高而下降,在200℃及以下温度抗拉强度较好,250℃及以上温度抗拉强度快速下降.高温拉伸和热暴露处理后的2024铝合金基体的断裂机制为韧性断裂,2024Al/Gr/SiC_p复合材料的断裂机制为基体韧性断裂及石墨断裂、SiC颗粒与界面分离的混合断裂机制.