论文部分内容阅读
针对SiCp/Al复合材料中Al与SiC之间润湿性较差、易发生界面反应等问题,本文通过对SiC颗粒进行表面改性预处理并在Al基体中添加Si元素使其合金化,采用热压烧结工艺制备了SiCp/Al和SiCp/Al-Si复合材料。系统研究了SiC颗粒的表面改性预处理工艺和复合材料中Al与SiC之间的反应热力学,探索了不同制备工艺对复合材料组织和性能的影响,并就热压烧结方法Al基体中Si元素含量和不同制备工艺参数对复合材料组织、物理性能和力学性能的影响进行了全面的分析和测试,取得了如下主要结果:
SiC颗粒经表面改性预处理后,颗粒棱角钝化、形状接近于球形,颗粒比表面积减小且其表面微观特征发生了变化,改善了界面结合,使复合材料的热导率提高;DSC试验表明,Al与SiC在Al的熔点附近当保温时间较短时其热力学化学反应是不容易发生的,优化了复合材料的具体制备工艺参数;用热压烧结法制备复合材料,通过选择合适的工艺参数,所制备的复合材料有望获得优异的综合性能。
研究表明,当在Al基体中加入10wt%Si元素使其合金化后,在650℃保温20min、压力为30MPa下热压烧结,得到的SiCp/Al-Si复合材料组织致密,增强相在基体中分布均匀;TEM观察表明,增强相与基体界面清晰,无过渡层和其它附加物,界面结合良好,并确定了Al与SiC之间的位向关系。
通过制备工艺参数、组织和性能优化的研究,所制备的SiCp/Al-Si复合材料物理性能和力学性能较为优异。特别是该复合材料的热导率得到显著提高,较好的解决了SiCp/A.复合材料因SiC与Al润湿性差而导致其热导率偏低的问题。当在Al基体中添加10wt%Si、SiC粒度为30μm、烧结温度为650℃、压力为30MPa时,复合材料的热导率可达189W.m-1.K-1,其在50-400℃之间的平均热膨胀系数为9.5×10-6/℃,抗弯强度可达300MPa。复合材料综合性能比较优异,能够满足电子封装材料的使用要求。