论文部分内容阅读
本文主要研究了孔隙及界面相这两类微结构对SiCp/Al复合材料热导率的影响。孔隙方面分别从数值模拟和实验两方面展开讨论和分析,研究了孔隙率、孔径大小以及孔隙形貌对SiCp/Al热导率的影响规律。界面相方面主要通过数值模拟的方法研究了界面相的种类、厚度及其包覆比例对SiCp/Al热导率的影响规律。数值模拟结合实验研究表明孔隙是导致SiCp/Al复合材料整体热导率下降的一个重要因素:复合材料热导率随着孔隙率的增大而逐渐下降,且由快速下降逐渐转变为缓慢下降。粉体自然堆积制得试样中,孔隙率区间为0.7%~7.8%,其热导率从160.9W·m-1·k-1大幅度下降至118.8W·m-1·k-1;预制件方式制得试样中,孔隙率区间为2.8%~9.4%,其热导率从144.7W·m-1·k-1大幅度下降至112.9W·m-1·k-1;在孔隙率相同的情况下,平均孔径较大的试样热导率略大于平均孔径较小的试样,孔隙形状规则的试样热导率略大于孔隙形状不规则的试样。数值模拟结果表明界面相对SiCp/Al复合材料热导率的影响主要表现为界面相本征热导率对其的影响:(1)在界面相完全包覆SiC颗粒状态下,复合材料热导率随界面相本征热导率的增大而上升,上升速度由快到慢,热导率过低(1.4W·m-1·k-1~90W·m-1·k-1)的界面相会导致SiCp/Al复合材料热导率的大比例下降;热导率处于90W·m-1·k-1~180W·m-1·k-1区间的界面相对SiCp/Al复合材料热导率没有明显的影响;热导率超过180W·m-1·k-1的界面相则使得SiCp/Al复合材料热导率有小幅度的提升。界面相为SiO2,其厚度从0.5μm增加至4.5μm,复合材料热导率从123.92W·m-1·k-1下降至67.82W·m-1·k-1;界面相为Ni,其厚度从0.5μm增加至4.5μm,复合材料热导率从161.96W·m-1·k-1缓慢下降至155.68W·m-1·k-1;界面相为Cu,其厚度从0.5μm增加至4.5μm,复合材料热导率从167.6W·m-1·k-1缓慢上升至172.32W·m-1·k-1。(2)界面相不完全包覆SiC颗粒状态下,界面相对SiCp/Al复合材料热导率的影响小于界面相完全包覆对其的影响。厚度为2μm的SiO2膜覆盖比例从25%增加至83.3%,SiCp/Al热导率从159.3W·m-1·k-1逐渐降低至148.48W·m-1·k-1;厚度为2μm的Ni膜覆盖比例从25%增加至83.3%,SiCp/Al热导率从161.77W·m-1·k-1缓慢下降至159.63W·m-1·k-1;厚度为2μm的Cu膜覆盖比例从25%增加至83.3%,SiCp/Al热导率从163.9W·m-1·k-1缓慢上升至167.44W·m-1·k-1。