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本文以Al-SiO2为反应体系,采用粉末冶金技术,成功制备了(Al2O3+Si)p/Al颗粒增强相复合材料,然后经过热锻压、热处理等不同的工艺,并利用SEM、XRD、DSC等多种现代分析测试手段,分析了复合材料的显微组织、基体材料特性、增强体特征及其边界层,测试了复合材料热膨胀性能、热导性能、致密度以及电导性,并对相关的机理进行了分析。 复合材料制备工艺优化结果表明:烧结温度以及烧结时间对材料的显微组织影响较大,提高烧结温度和时间能够显著改善生成的Si相和Al2O3相的分布、形貌和大小;原位(Si+Al2O3)颗粒的质量含量是决定热膨胀系数、热导率、致密度等性能的重要因素,质量含量的提高有助于减小热膨胀系数,但是同时对材料的热导率和致密度产生不利的影响。最佳工艺参数为:烧结温度900℃~1000℃,烧结时间9h,(Si+Al2O3)质量含量42%,所制备的材料热膨胀系数小于7×10-6/K,热导率为118W/(m·K),密度为2.75g/cm3。 热锻压对复合材料组织和性能影响结果表明:热锻压可以改善材料第二相的形貌及分布情况,对材料第二相的细化具有明显的改善,锻压后相比锻压前的Si相尺寸变小,呈弥散分布;Al2O3相由之前的团聚状态变为宏观均匀分散,锻压工艺对材料的热导率与致密性两者有着较好的提升作用,热导率由118W/(m·K)提高到126.7 W/(m·K),密度由2.8g/cm3提高到2.93g/cm3。 热处理对复合材料影响的研究结果表明:当淬火温度分别为400℃、500℃时,复合材料的组织无明显改变,热导率由118 W/(m·K)变为108 W/(m·K)。热处理温度对材料组织产生的影响相对较小。 通过本实验所制备的复合材料相与相之间的界面以及通过原位反应所得的界面具有结合能力强、润湿性好的优点,这在一定程度上减小了热导性与热膨胀性能两者之间的相反变化关系,改善了复合材料的综合热学性能。