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注射成形与压力熔渗方法制备高体积分数SiC_P/Al封装盒体及其导热性能分析

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粉末冶金技术 2007年第5期25卷 348-351页

作者：褚克贾成厂梁雪冰曲选辉北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

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... 详细信息

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。

关键词： SiCP/Al复合材料压力熔渗热导率界面热阻

高体积分数SiC_P/Al复合材料电子封装盒体的制备

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复合材料学报 2006年第6期23卷 108-113页

作者：褚克贾成厂尹法章梅雪珍曲选辉北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

采用注射成型方法制备了SiCP封装盒体的预成型坯,用压力浸渗方法将熔融铝浸渗到SiCP封装盒体的预成型坯中,制备出含SiCP体积分数为65%的SiCP/Al复合材料的封装盒体。SEM观察表明,经过压力浸渗后SiCP/Al复合材料组织均匀且致密化高,室温... 详细信息

采用注射成型方法制备了SiCP封装盒体的预成型坯,用压力浸渗方法将熔融铝浸渗到SiCP封装盒体的预成型坯中,制备出含SiCP体积分数为65%的SiCP/Al复合材料的封装盒体。SEM观察表明,经过压力浸渗后SiCP/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2.98 g/cm3,能够很好地满足电子封装的要求。

关键词： SiCp/Al复合材料脱脂注射成型压力熔渗

添加微量Ti元素对Diamond/Cu复合材料组织及性能的影响

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复合材料学报 2010年第3期27卷 138-143页

作者：尹法章郭宏张习敏贾成厂范叶明张永忠北京有色金属研究总院国家有色金属复合材料工程技术研究中心北京100088 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

分别采用在Cu基体添加0.1 wt%的Ti元素形成Cu-Ti合金和在Diamond颗粒表面镀钛(DiamondTi)的方法,制备了含Diamond体积分数为60%的Diamond/Cu-Ti复合材料和DiamondTi/Cu复合材料。对比分析了Ti元素对复合材料微观组织、界面结合及性能的... 详细信息

分别采用在Cu基体添加0.1 wt%的Ti元素形成Cu-Ti合金和在Diamond颗粒表面镀钛(DiamondTi)的方法,制备了含Diamond体积分数为60%的Diamond/Cu-Ti复合材料和DiamondTi/Cu复合材料。对比分析了Ti元素对复合材料微观组织、界面结合及性能的影响规律。结果表明:添加0.1 wt%Ti元素能改善Diamond与Cu的界面结合,在界面处观察到明显的碳化物反应层;且以Cu-Ti合金的方式添加Ti元素改善界面的效果优于在Diamond颗粒表面镀Ti的方式。所制备的Diamond/Cu-Ti复合材料的热导率为621 W(m.K)-1,而DiamondTi/Cu复合材料的热导率仅为403.5 W(m.K)-1,但均高于未添加Ti制备的Diamond/Cu复合材料。

关键词：压力熔渗 Diamond/Cu复合材料 Ti 合金化热导率

Al/Si复合材料的制备及热力学特性的研究

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稀有金属 2006年第z2期30卷 5-8页

作者：郑晶马光吴澎王智民西北有色金属研究院电子材料研究所陕西西安710016 西部金属材料股份有限公司陕西西安710065 西安理工大学材料科学与工程学院陕西西安710048

研究了高增强相含量Al/Si复合材料压力熔渗法制备工艺,复合材料内的自由孔隙和硅颗粒的分布均匀,同时研究了Al/Si复合材料的特性和断裂行为,通过金相组织分析和断口观察表明,复合材料的断裂行为主要是由于硅颗粒的脆裂性而引起的,并且... 详细信息

研究了高增强相含量Al/Si复合材料压力熔渗法制备工艺,复合材料内的自由孔隙和硅颗粒的分布均匀,同时研究了Al/Si复合材料的特性和断裂行为,通过金相组织分析和断口观察表明,复合材料的断裂行为主要是由于硅颗粒的脆裂性而引起的,并且由此向材料内部延伸最后导致复合材料断裂失效;特别研究了复合材料在高精度热机械分析仪下的热膨胀行为,实验得出Al/Si复合材料的平均线性热膨胀系数在(8～10)×10-6/℃范围内,并随着硅含量的增加而降低;实验基于Turner的模型进行,实验测得Al/Si复合材料的热膨胀系数与理论计算值的存在差别,这是由于理论模型没有考虑材料制备过程中粉末形状,粒度、第二相颗粒不可避免的不均匀分布,孔隙度以及剪切应力对热膨胀性能的影响,其结果与预测相符合.

关键词： Al/Si复合材料 CET 断裂压力熔渗

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新型Al-Si复合材料制备与性能的研究

新型Al-Si复合材料制备与性能的研究

作者：郑晶西安理工大学

学位级别：硕士

本文采用压力熔渗和热挤压工艺制备了低膨胀、低密度Al-Si复合材料。确定了Al-Si复合材料压力熔渗和热挤压工艺参数;分析了压力熔渗和热挤压工艺对Al-Si复合材料成形性、组织和性能的影响;结合理论计算探索了Al-Si复合材料熔渗机理。本... 详细信息

本文采用压力熔渗和热挤压工艺制备了低膨胀、低密度Al-Si复合材料。确定了Al-Si复合材料压力熔渗和热挤压工艺参数;分析了压力熔渗和热挤压工艺对Al-Si复合材料成形性、组织和性能的影响;结合理论计算探索了Al-Si复合材料熔渗机理。本文的主要结论如下： 1．采用压力熔渗工艺可制备出综合性能优良的高硅含量的Al-Si复合材料。制备出的Al-Si复合材料热膨胀系数为8～10×10／℃，密度为2.48g／cm，抗压强度为217.5 MPa，延伸率为1.45％。 2．适当的提高熔渗温度和延长熔渗时间可改善Al-Si体系的润湿性能，有利于Al基体网络结构的形成。 3．压力熔渗工艺制备Al-Si复合材料中存在的大量共晶相和粗大条状Si颗粒严重影响材料力学性能。热挤压工艺可消除Al-Si复合材料中这些缺陷，改善材料的性能。 ***分析结果中无氧化物相形成，这表明Al-Si复合材料的制备可无需气氛保护。 5．由于预制体中各成分的百分含量具有可调节性，因此采用压力熔渗法在预制体不会压缩变形的基础上可以自由的调节复合材料中硅增强相与铝基体之间的比例。 6．理论分析计算和实验研究结果表明，实际压渗压力大于理论压渗压力计算值，产生偏差的主要原因是计算模型理想化，且忽略了压力熔渗过程中预体制内气体阻力的作用。

关键词： Al-Si复合材料热挤压压力熔渗颗粒增强

原位Ti5Si3相增强轻质多孔NiTi基复合材料的制备及阻尼性能研究

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原位Ti5Si3相增强轻质多孔NiTi基复合材料的制备及阻尼性能研究

作者：毕子珺华南理工大学

学位级别：硕士

机械制造、交通运输、航空航天和军事等多个领域逐渐朝着高速、精准、全天候、节能等方向快速发展,然而噪声与振动的问题不可避免,这不仅可能对设备产生无法逆转的危害,更严重的是可能会对人们的身心健康产生极大损害。目前,最根本有效... 详细信息

机械制造、交通运输、航空航天和军事等多个领域逐渐朝着高速、精准、全天候、节能等方向快速发展,然而噪声与振动的问题不可避免,这不仅可能对设备产生无法逆转的危害,更严重的是可能会对人们的身心健康产生极大损害。目前,最根本有效的解决方法就是采用具有结构功能双重属性的高阻尼材料来消除或者降低噪声或振动源。NiTi基形状记忆合金具有高阻尼特性,并且可以多次重复使用,具有耐蚀性、耐磨性等优异的耐候性、超弹性以及优良力学性能,受到了研究人员的广泛关注。然而,NiTi形状记忆合金存在造价成本高、密度高和高温阻尼性能极差等致命缺陷,使其应用受到限制。在NiTi合金引入孔隙结构可以很好解决这些问题,但是目前方法制备的轻质NiTi记忆合金难以兼顾比强度与阻尼的矛盾关系。因此,本论文针对多孔NiTi形状记忆合金中这个关键问题展开研究,采用电弧熔炼和压力熔渗的方法,原位生成细小轻质TiSi硬质相的同时引入球形孔隙制备出轻质多孔NiTiSi复合材料,期望通过细小弥散第二相起到强化基体和增加耗散界面的效果,并系统研究了原位TiSi相的含量、空心球造孔剂尺寸以及熔渗工艺参数对压缩力学性能和阻尼性能的影响,主要得到以下几个结论:首先,本文通过电弧熔炼制备出三种成分的NiTiSi合金,分别是TiNiSi、TiNiSi和TiNiSi,它们的TiSi相含量分别为18.4%、25.6%和33.1%。其中TiNiSi合金的微观组织由完全共晶组织构成,展现了最优的力学性能和阻尼性能。在层片状共晶组织中,TiSi相的厚度范围为45～90 nm,NiTi相的厚度范围为110～200nm。并且,Si元素的加入有助于提高基体的相变温度,但是会降低材料的塑性。当Si元素的含量为10 at.%时,抗压强度为1.86 GPa,断裂应变为17.8%,比强度为320MPa·cm/g,同时,马氏体本征阻尼达到了0.029,奥氏体本征阻尼为0.007。其次,将性能最佳的TiNiSi合金作为多孔复合材料的基体合金,利用压力熔渗分别引入0.3～0.5 mm、0.5～0.7 mm和0.7～1 mm直径范围的陶瓷空心球,制备三种轻质多孔NiTiSi复合材料。空心球造孔剂的体积分数在52～55%之间,孔隙率分别为37.9%、39.4%和42.8%。TiSi相呈细小条状和颗粒状分布在NiTi相中,厚度在2～5μm之间,强度范围为110～130 MPa,比强度在30～40 MPa·cm/g。其中0.3～0.5 mm直径范围空心球制备的多孔复合材料综合性能最好,抗压强度可达111.6 MPa,奥氏体本征阻尼为0.068,是致密合金的9.7倍;马氏体本征阻尼为0.071,是致密合金的2.4倍。并且理论计算出多孔复合材料中节点区域的厚度为0.084 mm,节点区域的厚度越大,对应的强度越高。最后,对熔渗工艺进行进一步优化。对直径范围0.3～0.5 mm空心球制备的多孔NiTiSi复合材料进行空冷处理,这极大细化了共晶组织的片层间距,使TiSi相的厚度在0.5～1μm之间。空冷试样的抗压强度为99.6 MPa,比强度为29.0 MPa·cm/g,马氏体本征阻尼达到了0.085,奥氏体本征阻尼达到了0.080,相比于炉冷处理样品,其低温马氏体本征阻尼增加了19.7%,高温奥氏体本征阻尼增加了17.6%;当施加的应变振幅增加至0.4%,空冷试样的马氏体本征阻尼为0.096,奥氏体本征阻尼为0.080。相比于目前的利用压力熔渗制备的多孔NiTi基复合材料,其阻尼性能达到了最高水平。

关键词： Ti5Si3相压力熔渗多孔NiTi基复合材料阻尼性能比强度

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硅颗粒增强金属基复合材料制备工艺的探讨

硅颗粒增强金属基复合材料制备工艺的探讨

作者：吴澎西安理工大学

学位级别：硕士

本文分别采用粉末冶金法和压力熔渗法制备出Si/Al-Zn复合材料和Si/Al复合材料。讨论了工艺参数(压力、温度等)对制备工艺的影响,同时对制备过程进行了理论分析及计算,并对制备的材料进行了组织分析与比较。分析了两种工艺所存在的问 ... 详细信息

本文分别采用粉末冶金法和压力熔渗法制备出Si/Al-Zn复合材料和Si/Al复合材料。讨论了工艺参数(压力、温度等)对制备工艺的影响,同时对制备过程进行了理论分析及计算,并对制备的材料进行了组织分析与比较。分析了两种工艺所存在的问题以及解决方法。结果表明: 1. 采用粉末冶金法制备出Si/Al-Zn复合材料。与传统的粉末冶金法不同的是在压坯的上方添加第三相金属Zn,使得烧结过程中除了Al、Si之间的固相烧结外,还存在低熔点金属Zn对Al-Si压坯的浸渗,达到烧结与熔渗相结合的目的。 2. 对Si/Al-Zn复合材料进行分析时,发现不同的温度阶段烧结与熔渗所起的作用不一样,最终的组织分析说明在制备过程中熔渗过程起着主导作用。此外,在组织观察中发现材料中仍然存在一定量的孔隙,初步分析其原因是Zn、Si之间润湿性差。 3. 由于压力熔渗法能有效解决复合材料中基体和增强相之间不润湿或润湿性差的问题。在通过对粘接剂含量、温度、压力等工艺参数进行探讨的前提下,本文采用压力熔渗法制各出的Si/Al复合材料,测量了其硬度并估算了它的热膨胀系数。 4. 通过金相、SEM、XRD的分析,发现在不采用气氛保护的条件下依然能够制备出组织致密的复合材料,同时材料中基本没有氧化物的存在。因此,采用压渗法制备Si/Al复合材料是可行的,不需用气氛保护可以简化压渗法的制备工艺。 5. 对于预制体中分别含有30wt%、50wt%、100wt%的Si来说,最终复合材料制品的组织均比较致密。因此,采用压渗法在控制好预制体不压缩、变形的条件下可以比较自由的调节复合材料中增强相与基体的组分。 6. 对压渗法浸渗过程动力学进行理论分析后,计算出毛细管力、粘滞阻力。根据西安理工大学硕士学位论文理论压力与实际压力的比较可以发现两者之间存在一定的误差,经过研究主要是因为计算模型过于理想化及忽视空气阻力的作用,所以压渗法所需实际压力应该大于理论计算值。关键词:Si/Al一Zn复合材料,Si/A1复合材料,粉末冶金,压力熔渗,制备工艺

关键词： Si/Al-Zn复合材料 Si/Al复合材料粉末冶金压力熔渗制备工艺

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金刚石/铜复合材料的界面表征及调控研究

金刚石/铜复合材料的界面表征及调控研究

作者：王鹏鹏北京有色金属研究总院

学位级别：硕士

近年来电子散热问题在国际上引起了很高的重视与关注,主要由于电子元器件不断向微型化、多功能化及轻薄短小化的方向发展,使电子元件的相对热流量与发热量越来越高,这就对器件的散热性提出了更高的要求。然而电子散热问题的关键在于高... 详细信息

近年来电子散热问题在国际上引起了很高的重视与关注,主要由于电子元器件不断向微型化、多功能化及轻薄短小化的方向发展,使电子元件的相对热流量与发热量越来越高,这就对器件的散热性提出了更高的要求。然而电子散热问题的关键在于高效导热,热管理用高导热复合材料的研究,可以有效的解决这一难题。高导热复合材料中界面是其薄弱环节,也是影响其性能的关键因素,因此金刚石/铜(Diamond/Cu)复合材料的界面表征及调控工作具有重要的意义。本文以Diamond/Cu复合材料为研究对象,运用压力熔渗法制备Diamond/Cu复合材料,对其界面进行深入系统研究,并分析不同界面类型对Diamond/Cu复合材料热物理性能的影响。通过减少Diamond/Cu复合材料的界面数量、控制Diamond/Cu复合材料界面杂质残留量、高压熔渗制备完美界面的Diamond/Cu复合材料,初步实现界面调控,为Diamond/Cu复合材料界面设计奠定基础。压力熔渗Diamond/Cu复合材料,当基体合金化元素为Cr0.8wt%时,Diamond/Cu复合材料界面结合强度最佳。Cr与Diamond发生界面反应生成的少部分碳化铬以鳞片状离散分布于近界面区铜基体中,大部分碳化铬在界面处堆积为层状,其厚度大约为397nm。此碳化铬层在靠近金刚石端为Cr3C2,靠近铜端为Cr7C3。选用II粘结剂的Ⅱ-Diamond/CuCr1.8%复合材料的热导率较高,为595W/m·K。Ⅰ-Diamond/CuCr0.8%复合材料与Ⅱ-Diamond/CuCr0.8%复合材料的抗弯强度分别为501MPa,556MPao Ⅱ-Diamond/CuCr0.5%复合材料,Ⅰ-Diamond/CuCr0.8%复合材料,Ⅱ-Diamond/CuCr0.8%复合材料的界面热阻比为2.41：2.16：1。通过改变金刚石粒度大小,调控Diamond/Cu复合材料的界面数量,实现调节其界面热阻。金刚石粒度分别为80μm、180μm时,B-Diamond/Cu复合材料的界面热阻为2.165×10-8m2K/W,是A-Diamond/Cu复合材料热阻(3.058×10-8m2K/W)的0.71倍。另外,Ⅲ-Diamond/Cu复合材料,实现无添加粘结剂,其热导率为620W/m·K。Ⅲ-Diamond/Cu复合材料的界面热阻为1.891×10-8m2K/W,是Ⅰ-Diamond/Cu复合材料界面热阻(5.625×10-8m2K/W)的0.34倍,是Ⅱ-Diamond/Cu复合材料界面热阻(2.598×10-8m2K/W)的0.73倍。利用高压熔渗制备出完美界面的Diamond/Cu复合材料,部分金刚石实现聚晶,形成导热通道,颗粒间的晶界热阻取代了部分界面热阻,从根本上降低了界面热阻。Diamond/CuCr0.8%复合材料与Diamond/CuNi30%复合材料的热导率都高达700W/m-K,650W/m-K。

关键词：金刚石/铜复合材料界面表征热导率界面调控压力熔渗高压熔渗