High Heat Flux Testing of B_4C/Cu and SiC/Cu Functionally Graded Materials Simulated by Laser and Electron Beam

B4C, SiC and C, Cu functionally graded-materials (FGMs) have been developed by plasma spraying and hot pressing. Their high-heat flux properties have been investigated by high energy laser and electron beam for the simulation of plasma disruption process of the future fusion reactors, And a study on eroded products of B4C/Cu FGM under transient thermal load of electron beam was performed. In the experiment, SEM and EDS analysis indicated that B4C and SiC were decomposed, carbon was preferentially evaporated under high thermal load, and a part of Si and Cu were melted, in addition, the splash of melted metal and the particle emission of brittle destruction were also found. Different erosive behaviors of carbon-based materials (CBMs) caused by laser and electron beam were also discussed.

W-Cu面对等离子体梯度热沉材料的制备和性能

采用粉末冶金法制备了W-Cu面对等离子体梯度热沉材料。对其显微组织、界面以及重要的热学、力学性能进行了研究。显微组织观察表明:截面成分呈梯度分布,并通过高温下元素的扩散,实现了组织的连续变化,层间没有明显界面;烧结后Cu形成了连续的网络结构,分布在W颗粒周围。W-Cu梯度材料的化学元素分布和热学、力学性能沿厚度方向呈梯度变化,材料整体的热导率达151.4 W.(m.K)-1。在800℃温差条件下,对材料分别进行抗热震和耐热疲劳实验。热震实验后,界面处未发现裂纹和开裂现象,表现出良好的抗热震性能。经过83次热循环冲击后,观察到了裂缝,并探讨了裂缝形成机制。

C包覆Cu纳米颗粒对Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O相变纳米流体性能的影响

本文探讨了不同温度条件下不同质量分数(1.0%、1.5%、2.0%、3.5%和5.0%)C包覆Cu纳米颗粒对芒硝基相变纳米流体流变行为的影响,以及在不同剪切速率(39.91~140 s^(-1))及不同温度(35~50℃)下测量C包覆Cu纳米颗粒相变纳米流体的黏度。结果表明,通过水热法成功制备出C包覆Cu纳米颗粒。在35℃下C包覆Cu纳米颗粒质量分数为1.0%的纳米流体样品和35、40℃下质量分数为1.5%的样品表现出牛顿流体行为,而在其他温度下则表现出非牛顿流体行为。当C包覆Cu纳米颗粒质量分数增加至2.0%、3.5%和5.0%时,样品表现出非牛顿流体行为,符合幂律模型。同时研究芒硝复合相变储能材料的热性能,复合相变纳米流体具有较高的导热系数和较低的过冷度,且具有较好的循环稳定性。

一种新型封装材料的热耗散能力分析与验证

随着器件功率密度的不断提升,散热问题已成为微电子器件封装失效的主要原因之一。金刚石/铜(CuC)复合材料具有较高的热导率,可作为新一代散热材料应用于高功率密度器件的封装中。本文采用有限元分析(FEA)的方法对比了一款功耗为70 W的Ga N器件在应用不同热沉材料封装后的芯片结温和结-壳热阻,采用红外热成像仪测试了该款器件在使用新型金刚石/铜材料和常规的多层复合材料铜-钼铜-铜(Cu-Mo Cu-Cu,CPC)作为热沉后的结-壳热阻。结果表明,相比其他热沉材料,CuC可以大幅度降低芯片结温,在器件正常工作的条件下,采用CuC热沉材料的芯片热阻较采用CPC热沉材料的芯片热阻低19.74%,CuC热沉的热耗散能力高达4 464 W/cm^2。

化学镀和粉末冶金法制备W/Cu梯度热沉材料（英文）

用化学镀法和粉末冶金的方法制备高致密的W/Cu梯度热沉材料。用场发射扫描电镜观察了材料的组织结构、界面和断口形貌。对材料的力学性能也进行了表征,如抗弯强度和显微硬度。结果表明材料每一层都很致密且组织结构均匀。截面上材料成分呈梯度分布,每层之间没有明显的界面。3层W/Cu梯度热沉材料的相对密度可达99.2%。散热层、过渡层和封接层的显微硬度HV分别是2000、2100和2400 MPa。抗弯实验结果显示封接层和散热层作为承重抗弯表面时的强度分别是428.5和480.7 MPa。

18Cr9Ni3CuNbN奥氏体耐热钢中富Cu相的早期析出行为

应用三维原子探针技术研究了600℃超超临界电站锅炉过热器/再热器用18Cr9Ni3CuNbN奥氏体耐热钢中强化相富Cu相的早期析出行为,并绘制出富Cu相在18Cr-9Ni型奥氏体耐热钢中的C曲线。结果表明:在高温时效过程中富Cu相无论在650℃还是在700℃均能较快地析出,其形成过程都是在短时间内先形成富Cu偏聚区,随着时效时间的延长Cu原子继续扩散到富Cu偏聚区,其它原子如Fe,Cr,Ni等则被排出富Cu偏聚区而扩散到奥氏体基体中,最终形成富Cu相。

铜钼铜层状复合材料应用技术研究

随着微电子技术的飞速发展,芯片的功率不断增大,导致发热量大幅增加。铜钼铜层状复合材料具有较低的热膨胀系数和高热导率,是作为高功率芯片热沉的理想材料。针对铜钼铜层状复合材料的特点,以高功率功放模块的载板为例,进行机械加工和表面镀金的工艺验证,尺寸精度和表面镀层满足要求,同时,可靠性验证表明,铜钼铜层状复合材料能够有效应用于大功率芯片的热沉。

新型热处理调控Al-Cu-Mg合金残余应力的工艺和机理

对Al-Cu-Mg合金进行一种能消减残余应力的新型热处理,使用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射等手段分析残余应力并测试力学性能,研究了这种合金的微观组织结构和性能。结果表明:新型热处理使Al-Cu-Mg合金的残余应力消减率达到92.7%(与固溶态铝合金相比),并得到优良的强塑性配合(屈服强度达到463.6 MPa,抗拉强度达到502.5 MPa,伸长率达到12.7%)。微观组织的分析结果表明:在进行新型热处理的合金中S'相比用传统热处理的更为细小、分布更均匀,由S'相析出的共格应力场与淬火残余应力场叠加使合金残余应力大幅度降低,使合金的综合性能较高。

铜-硼/金刚石复合材料翅片热沉散热研究

采用气压浸渗法制备了热导率为850 W·m^(-1)·K^(-1)的铜-硼/金刚石复合材料翅片热沉,测试了其在自然冷却、强迫风冷和强迫水冷三种冷却模式下的散热效果。结果表明,热源功率越高,铜-硼/金刚石复合材料的散热效果越显著。在强迫水冷模式下,当加热片的输入功率为80 W时,使用铜-硼/金刚石复合材料翅片热沉时加热片的最高温度比使用铜翅片热沉时低14℃,比使用铝翅片热沉时低23℃。Icepak热模拟发现,在强迫水冷模式下输入功率为80 W时,与铜和铝翅片热沉相比,铜-硼/金刚石复合材料翅片热沉的整体温度更低且温度分布更均匀。研究结果证实,铜-硼/金刚石复合材料是一种高效的散热材料,在大功率电子器件散热中具有广阔的应用前景。