论文部分内容阅读
高体积分数SiCp/6061Al复合材料具有低密度、高热导率、低热膨胀系数和高比强度等优异的物理和力学性能,在电子封装领域具有广阔的应用前景。本文采用粉末冶金法制备SiC体积分数为4065%SiCp/6061Al复合材料,研究复合材料制备工艺参数、SiC颗粒粒径、颗粒级配和体积分数对SiCp/6061Al复合材料的微观组织、热性能和力学性能的影响。采用高速压制+常压烧结制备F500-50 vol.%SiCp/6061Al复合材料。研究压制高度、烧结温度对复合材料密度的影响。当压制高度为60 cm、烧结温度700℃、保温2 h时,复合材料的相对密度为97.31%,热导率为179 W/（m·K）,50-400℃内平均热膨胀系数为13×10-6/K。XRD衍射结果显示,复合材料主要由Al、SiC和析出相Si组成。SiC颗粒分布均匀在基体中且SiC-Al界面无处脆性相Al4C3生成。进一步增加压制高度或者提高烧结温度会导致复合材料中SiC内部产生裂纹或者严重的界面反应。采用放电等离子烧结制备F500-50 vol.%SiCp/6061Al复合材料,研究烧结压力、烧结温度和保温时间对复合材料组织结构、热性能和力学性能的影响。研究结果表明:烧结温度、压力和保温时间等参数必须经过合理的搭配,使Al基体完全的填充满SiC的间隙,而基体不渗出模具。当烧结温度为520℃、压力为50 MPa、保温时间为8 min时,SiCp/6061Al复合材料组织完全致密,无孔隙等缺陷,SiC颗粒在基体中均匀分布且SiC-Al界面结合良好,相对密度、热导率、50-400℃内平均热膨胀系数和抗弯强度分别为99.83%、189 W/（m·K）、11.9×10-6/K、649 MPa。研究SiC颗粒粒径、颗粒级配以及体积分数对SiCp/6061Al复合材料组织结构、热性能和力学性能的影响。研究结果表明:随着粒径的减小,复合材料热导率逐渐降低,抗弯强度逐渐增加;其中F220-50 vol.%SiCp/6061Al复合材料的相对密度、热导率、50-400℃内平均热膨胀系数、抗弯强度分别为99.29%、233.6 W/（m·K）、10.3×10-6/K、350.8 MPa;在双粒径SiCp/6061Al复合材料中,当F220与F500-SiC体积比为3:1、体积分数为60%时,复合材料相对密度、热导率、50-400℃内平均热膨胀系数、抗弯强度分别为99.19%、9.77×10-6/K、227.5 W/（m·K）、364.7 MPa。采用烧结温度为580℃、烧结压力为80 MPa的烧结工艺,制备出双粒径65 vol.%SiCp/6061Al复合材料,其相对密度、热导率、50-400℃内平均热膨胀系数、抗弯强度分别为99.2%、229.8 W/（m·K）、8.71×10-6/K、351 MPa,表现出了良好的性能,可以满足封装材料的要求。