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本文以Diamond-Cr/Cu复合材料为研究对象,采用实验与数值模拟相结合的方法,研究界面厚度、界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响。在实验方面,首先利用盐浴镀的方法对金刚石表面进行镀Cr处理,再结合无压熔渗技术制备出不同界面厚度、不同界面面积的Diamond-Cr/Cu复合材料。通过增重法计算出界面厚度与镀覆温度之间的关系,采用SEM、EDS、XRD等手段对金刚石镀层及Diamond-Cr/Cu复合材料的微观形貌和界面成份进行表征,最后再利用阿基米德原理和热导仪测试出复合材料的致密度和热导率;数值模拟方面是通过研究界面厚度及界面面积对复合材料热导性能的影响,最后再根据实验测试结果与模拟值进行对比分析。盐浴镀Cr研究表明,对相同粒径金刚石颗粒进行表面镀覆时,可通过改变盐浴镀温度(750℃~900℃)获得0.376~1.388μm的可控镀层;而对不同粒径金刚石颗粒进行850℃保温1h进行镀覆时,可获得趋近于1.211μm的界面镀层。金刚石表面镀覆效果较好,镀层结构由内到外可简述为:金刚石-CrxCy-Cr单质层。无压熔渗制备出的Diamond-Cr/Cu复合材料研究表明,通过相同金刚石粒径制备出的复合材料,提高盐浴镀温度调控镀层厚度能使金刚石与铜基体润湿性得到改善,随镀层厚度的增加,复合材料的界面结合能力增强,复合材料内部穿晶断裂率增大,界面处的裂纹、孔洞等缺陷不断减少,组织更加致密。对于不同刚石粒径制备出的复合材料,当金刚石颗粒目数为230~270目时,复合材料由于界面结合较差而出现开裂现象,金刚石界面处的断裂方式以沿晶断裂为主,随金刚石粒径的增大,金刚石界面处的断裂方式向穿晶断裂转变,且穿晶断裂率不断增大。界面处EDS扫描显示Cr元素在近金刚石端界面处富集并生成Cr3C2及少量的Cr7C3,复合材料在界面处实现了金刚石-镀层-铜的连续过渡。Diamond-Cr/Cu复合材料的测试结果表明,随盐浴镀Cr温度由750℃提升到900℃,镀层的不断完整使得复合材料的致密度不断提高,由93.8%提升至96.0%;而热导率则呈现出先升后降的趋势,当镀覆温度为800℃时,复合材料的热导率最高,可达455 W/(m·K);不同粒径的Diamond-Cr/Cu复合材料的热导率随金刚石粒径的增大,复合材料界面处形成的缺陷在不断减少,复合材料的致密度不断提高,由89.7%提升至96.1%;而热导率则呈现上升的趋势,当金刚石粒径由230~270目增至80~100目时,复合材料的热导率将由201 W/(m·K)升至402W/(m·K)。ANSYS模拟结果表明,随镀层厚度的增加,复合材料热导率呈下降趋势,当镀层厚度由0.376μm增至1.388μm,复合材料热导率由652W/(m·K)降至440W/(m·K);当镀层一定时,金刚石颗粒大小由165μm降至52.5μm,复合材料的热导率由526W/(m·K)降至326W/(m·K)。通过模拟与实验值对比可知,模拟值与实验值变化趋势趋于一致,但模拟值要高于实验值,这说明Diamond-Cr/Cu复合材料的热导性能还有很大的提升空间,需对复合材料在制备过程进一步优化,以期获得性能更加优异的复合材料。