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W-Cu梯度复合材料具有优良的导电性和导热性,因此被广泛用于电子封装材料。但是W、Cu的热膨胀系数差异较大,W-Cu梯度复合材料内部存在热应力,限制其在热组装材料领域的应用。本论文以解决W-Cu梯度复合材料的残余热应力为目标,通过添加与W热膨胀系数相近的SiC相,制备出平行性良好的W-SiCP/Cu梯度复合材料。因为SiC相的热膨胀系数与W接近,通过调节W、SiC两相的含量,可以使梯度材料中间层的热膨胀系数相近,从理论设计上减小或消除梯度复合材料内部的热应力。 为此,本文采用流延工艺和真空热压烧结制备了孔隙率低、层间平行性好、组成厚度控制精准的W-SiCP/Cu三元体系的梯度复合材料。研究了流延工艺、排胶温度、烧结制度等对W-SiCP/Cu均质复合材料物相和微观结构的影响规律,并详细表征了W-SiCP/Cu梯度复合材料的平面度和显微结构。 通过调节增塑剂和PVB的含量制备出的不同组分W-SiCP/Cu流延料浆时间稳定性良好,粘度<800mPa?s,适合流延。在刮刀间隙50μm,基带速度2.5mm/s,加热温度25℃的工艺条件下制备了结构均匀的W-SiCP/Cu流延膜片,膜片厚度约为25-40μm。排胶粉体经高温H2处理后,粉体颗粒表面的碳包覆层被成功排除,CHONS测试分析表明粉体的碳含量下降了约1.2wt%。在900℃-200MPa-2h条件下,制备了不同组分的W-SiCP/Cu均质复合材料,复合材料显微结构均匀,气孔率很低,仅为0.52%。XRD结果表明仅当 W含量为10vol%时,样品中存在W、Cu、SiC、Cu5Si和 WC1-X相。采用流延工艺制备的W-SiCP/Cu均质复合材料具有良好的维氏硬度,复合材料的维氏硬度随着W含量的增加先增加后减少,当 W含量为50vol%时复合材料的硬度值最大,为614.34HV。W-SiCP/Cu均质复合材料的热膨胀系数随着W含量的变化几乎保持不变,约为11.8×10-6/K,符合混合法则计算模型。 最后,采用上述确定的二次排胶工艺和烧结制度,成功制备了层间平行性良好且 W含量范围为0~60vol%的7层 W-SiCP/Cu梯度复合材料。制备的W-SiCP/Cu梯度复合材料厚度控制精准,厚度误差仅为0.75%;显微结构图和OM图表显示梯度复合材料的梯度结构明显且界面层过渡均匀。W-SiCP/Cu梯度复合材料的弯曲变形小,W-Cu面的平面度差为9.08μm,Cu-SiC的平面度差为8.89μm。超声无损检测表明,W-SiCP/Cu梯度复合材料内部无缺陷或裂纹,层间平行性良好。