【摘 要】
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SiCp/Al复合材料具有高导热、低膨胀、高模量、低密度等优异的综合性能,在电子封装领域具有广阔的应用前景。双尺寸SiC颗粒可有效降低复合材料的热膨胀系数,无压浸渗技术具有
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SiCp/Al复合材料具有高导热、低膨胀、高模量、低密度等优异的综合性能,在电子封装领域具有广阔的应用前景。双尺寸SiC颗粒可有效降低复合材料的热膨胀系数,无压浸渗技术具有成本低、工艺简便等优点,因此本文对双尺寸颗粒Al/SiC复合材料的无压浸渗进行了研究,主要包括双尺寸SiC颗粒预制型的制备,铝合金液在预制型中的无压浸渗动力学和双尺寸颗粒Al/SiC复合材料的显微组织及界面,主要结论如下: 在5μm和50μm双尺寸颗粒配比的情况下,预制型的体积分数随颗粒配比的不同可从52%到71%之间进行调节。加压过程中压力过大或加压速度过快将会降低预制型的性能。烧结过程过快的升温降温将会使预制型出现形变及微裂纹。在同样的烧结温度下,细SiC颗粒与粗SiC颗粒的氧化量与表面积近似成正比,细SiC颗粒与SiC粗颗粒氧化层的厚度近似相等。 浸渗孕育期是在颗粒表面发生化学反应润湿的时期,孕育期随浸渗温度的升高和镁含量的增加而缩短。无压浸渗受化学过程和物理过程共同控制,化学过程是发生无压浸渗的先决条件,而物理过程控制着浸渗速度的快慢。浸渗速度随温度的升高和镁含量的增加而加快。利用达西定律及一些基本的假设推导出一个浸渗距离与浸渗时间关系的表达式。提出了铝合金液在双尺寸颗粒预制型中的宏观浸渗与微观浸渗模型,并用合金液浸渗预制型的驱替机理和耗散机理进行了解释。 采用SEM和X射线衍射等对复合材料的显微组织、界面产物和断口形貌进行了分析,结果表明:SiC颗粒与Al结合良好,复合材料中孔隙较少,复合材料的致密度随增强体体积分数的增加而减小;复合材料的界面属典型的化学结合界面,界面产物主要为MgO和MgAl2O4,基体中Mg含量越多,界面处MgO的相对含量就越多;当高温高镁含量导致的强结合界面时,复合材料的主要破坏机制为基体断裂,当复合材料中粗颗粒含量增加或者粗颗粒本身的缺陷增多时,粗颗粒的断裂将成为重要的复合材料破坏机制。当由于制备工艺或后期损伤导致弱结合界面时,界面破坏为主要的复合材料破坏机制。
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