无压浸渗SiC/A1的电镀和应用

无压浸渗SiC／A1新材料集高导热性、低热膨胀系数(并在一定范围内可调)、轻量化几大优势于一身,导热性可与W-Cu相当,热膨胀系数可与Si、GaAs等芯片,A12O3,AIN,BeO等瓷件相匹配,比重则不到W-Cu的20％,且可加工性强,成本低,未来可望在封装领域大量替代W-Cu、Mo-Cu等材料。实验证明,此复合材料前处理用有机溶剂和中性化学除油,HNO3,HF混合酸液浸蚀后浸锌,然后化学镀镍,经适当热处理后镀镍、镀金,完全能满足后道封装工艺要求,器件性能经考核完全符合GJB33A-97和GJB128A-97要求。

无压浸渗法制备氧化态SiC颗粒增强铝基复合材料

研究了SiC颗粒在1000~1200℃的氧化行为,其氧化增重率与保温时间符合抛物线规律,氧化增重受扩散过程控制,氧化激活能为219 kJ/mol.采用预氧化处理的SiC颗粒为增强体,含Si、Mg的铝合金为基体,通过无压浸渗方法制备了SiCp/Al复合材料,分析了复合材料的微观组织与界面形貌,探讨了无压浸渗机理.复合材料中颗粒分布均匀,无偏聚现象.材料制备过程中存在界面反应,SiC颗粒表面的氧化层与铝合金中的Mg、Al反应形成了一定数量的MgAl2O4.界面反应的存在提高了润湿性,促进了无压自发浸渗.

无压浸渗制备的SiC/Al复合材料的微观组织研究

利用 XRD,OM,SEM,TEM等微观结构分析手段 ,对无压浸渗制备的 Si CP/ Al复合材料的微观结构进行了研究。结果表明 ,Si CP/ Al复合材料中存在 Si C,Al,Mg Al2 O4,Si和 Mg2 Si诸相。在组织中没有粗大的铝硅共晶体针条 ,铝基体被众多 Si C颗粒分割 ,成为细小的连续的空间网络。在铝基体中分布着 Si相及 Mg2 Si相。透射电子显微镜高分辨像表明 ,在 Si C与铝合金的界面上存在镁铝尖晶石 (Mg Al2 O4)相 ,没有出现 Al4C3相。

SiC/Al基电子封装复合材料的无压浸渗法制备与热性能研究

用网格堆积法制备SiC多孔陶瓷,以此作为增强体,用无压浸渗工艺制备45%～65%体积分数的SiC/Al基电子封装复合材料,测定25～300℃热导率和热膨胀系数。实验结果表明,增强体经高温氧化处理后能显著的改善SiC/Al的浸润性能;提高浸渗温度和延长浸渗时间可以改善浸渍效果,浸渗温度在1050℃,浸渗时间5h浸渗效果最好;Mg是促进浸渗的有利因素,可有效改善铝在增强体内的渗透深度。该工艺制备的SiC/Al复合材料,热膨胀系数较经典模型计值低,热导率达189W(m.K),可以较好的满足电子封袋材料的要求。

无压浸渗法制备SiCp/Al复合材料的微观组织与力学性能

采用无压浸渗方法制备了SiC颗粒增强铝基复合材料,研究了材料的微观组织和力学性能。结果表明,复合材料浸渗完全,SiC颗粒分布均匀,无偏聚现象。铸造态复合材料中存在界面反应,经过透射电镜观察和XRD分析确认该界面反应物为MgAl2O4。界面反应的存在提高了润湿性,促进了无压自发浸渗。高温热暴露处理可以提高复合材料的布氏硬度,热暴露处理后的界面反应物呈块状弥散分布,但是反应物的数量略有增加。

无压浸渗法制备SiC/Al复合材料的抗弯强度研究

通过无压浸渗法制备了SiC/Al复合材料,分析了颗粒大小、颗粒级配、淀粉含量等因素对复合材料抗弯强度的影响。结果表明:随着淀粉含量增加和SiC颗粒尺寸的减小,浸渗后形成的复合材料抗弯强度增大。通过颗粒级配方法制备的SiC/Al复合材料的抗弯强度比大颗粒的强度高,比小颗粒的低。

基体中Mg含量对空气气氛下无压浸渗SiC_p/Al微观结构的影响

在空气气氛下,采用无压浸渗法制备高体积分数(65%)碳化硅颗粒增强铝基复合材料(Si Cp/Al)。探究铝镁合金基体中Mg含量对Si Cp/Al复合材料微观结构的影响。XRD和SEM被用作复合材料微观组织及断口形貌分析。结果表明:当基体中Mg含量低于6wt%时,复合材料出现明显的分层现象。Mg含量达到8wt%后,分层消失,材料内部出现不完全浸渗区域。随着基体中Mg含量不断增加,不完全浸渗区域逐渐消失,Mg含量达到14wt%后,Si C预制体可完全被合金基体浸渗,复合材料内部结构均匀。这可能是与Mg相关的界面反应促进了自发浸渗。

造孔剂含量对无压浸渗法制备SiC/Al复合材料性能的影响

采用无压浸渗法制备了SiC/Al复合材料,研究了造孔剂含量对SiC/Al复合材料性能的影响。实验结果表明:不同含量的造孔剂对残余气孔率的影响不同,随着造孔剂加入量的增加,残余气孔率先减小后增大,但试样抗弯强度呈先增加后减小。在SiC/Al复合材料中加入质量分数为20%的造孔剂时,SiC/Al复合材料的抗弯强度出现最大值,其残余气孔率达到最小值0.9%左右。

无压浸渗制备SiC/Al电子封装材料的结构与性能

将粒度为F280的SiC颗粒振实后直接无压浸渗液态AlSi12Mg8铝合金,制备出高SiC含量的铝基复合材料,并对其结构和性能进行了研究。结果表明:采用该方法制备的SiC/A1复合材料内部组织结构均匀致密,无明显气孔等缺陷,界面产物主要为Mg_2Si,MgO,MgAl_2O_4;平均密度为2.93 g·cm^(-3),抗弯强度在320 MPa以上,热膨胀系数为6.14×10^(-6)～9.24×10^(-6) K^(-1),导热系数为173 W·m^(-1)·K^(-1),均满足电子封装材料要求。

Ti诱导无压浸渗法制备Fe-Si基SiC陶瓷复合材料

通过掺杂活性元素Ti颗粒,采用无压浸渗法制备了Si C/Fe-Si复合材料。采用XRD、SEM以及EDS等技术手段,分析复合材料的相组成及显微结构。结果表明:Fe-Si合金能够自发浸渗Si C陶瓷预制体,Ti元素在金属熔体与陶瓷颗粒之间形成活性层,促进熔融金属润湿陶瓷,诱发界面反应的发生,形成自发浸渗。在自发浸渗过程中界面反应和元素相互扩散,导致复合材料的相组成和显微结构发生变化。

无压浸渗法制备高体积含量的铝基复合材料

试验采用对SiCp表面预氧化后镀镍处理,将颗粒大小为28、43、74μm,质量之比为2∶3∶5的SiCp和有机胶PVA混合后,用液压机制成Φ(100±1)mm、厚10mm、相对密度为68%的预制件,将预制件置于N2气氛的箱式电阻炉中850℃浸渗2h制成SiCp增强的铝基复合材料。试验结果表明,SiCp表面镀镍后明显地改善了铝合金对其的润湿性能,促使浸渗过程快速进行。显微组织观察表明,复合材料中SiC颗粒在基体合金中分布均匀,并与基体合金界面结合良好,无孔洞。

浸渗温度对SiC/Al双连续相复合材料界面组织和导热性的影响

采用原位反应无压浸渗工艺,制备了Si C/Al双连续相复合材料,研究烧结温度对Si C/Al双连续相复合材料的导热性能的影响,观察Si C/Al双连续相复合材料的表面形貌。结果表明:Al合金熔体在无压下能渗入三维网状Si C多孔陶瓷孔隙,形成组织均匀具有网络贯穿结构的Si C/Al双连续相复合材料。浸渗温度对复合材料的导热系数影响很大,当浸渗温度为900、1000、1100和1200℃时,复合材料室温下的导热系数分别为167.4、160、154和152 W/(m·K),与浸渗温度900℃相比,浸渗温度1200℃复合材料室温下的导热系数下降了9%。因此,在保证浸渗完全的情况下,随着浸渗温度的升高,复合材料的导热性能越来越差,这主要是由于高温下熔融Al液与Si C陶瓷之间发生界面反应所致;适当地降低熔渗温度可以减缓界面反应的程度,从而提高复合材料的导热性能。本实验的最佳工艺条件为N2气氛,900℃保温3 h。

用多孔陶瓷预制件浸渗法制造Mg AZ80／SiC复合材料棒

采用无压、低压(约0．3MPa过压下)和中压(约0．8MPa的过压下)浸渗法成功制造了MgAZ80／SiC／50p半工业样品(加工后的棒外径80mm，长150mm，残余孔隙率最大2vol．％)。无压浸渗在流动氮气氛中在24小时内完成，而中压和低压浸渗是在加压的静态氮气氛中各用0．5和7小时完成。和未增强的基体相比，用浸渗法生产的所有复合材料样品具有均匀的微观结构和良好的力学性能。由于和本文中其他两种浸渗法相比复合材料的生产效率较高，中压浸渗工艺被认为是最具竞争性的。

制备空间光机结构件的高体份SiC/Al复合材料

采用无压浸渗复合新方法和自行研制的专用工艺设备，低成本地制备了用作空间光机结构件的高体份（55％～57％）SiC／Al复合材料大尺寸坯锭，并对其微观结构特征、基本的力学及热物理性能和断裂机制予以表征。此外，还通过线切割、电火花成型等特种加工手段将该种复合材料制造成反射镜背板、焦面板等一系列空间光机结构用典型样件。研究结果表明，该材料既有优异的结构承载功能（弹性模量213GPa，而比模量则比铝合金、钛合金及钢高出近两倍），又有卓越的热控功能（其热膨胀系数比钛合金还要低，热导率接近纯铝，达到235W／m·K），若以其替代钛合金用于空间光机结构可望获得显著的轻量化效果并降低热控负荷、改善热控效果。

SiC/Al复合材料的热导率研究

用无压浸渗法制备了高导热的SiC/Al电子封装材料。采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和激光热导仪对复合材料导热率、晶体结构和微观形貌进行了分析,研究了SiC颗粒大小、形状、体积分数、基体中Mg的含量和预氧化等参数对SiC/Al复合材料的导热率的影响。结果表明,选择适当的原料参数和工艺参数可制得导热率高达172.27 W/(m·k)的SiC/Al复合材料,满足电子封装材料的要求。

SiC/Al电子封装材料的制备工艺研究

对用无压浸渗法制备高体积分数的SiC／Al复合材料的浸渗过程进行了分析。结果表明：温度在900～1100℃之间变化时，随着温度的升高浸渗深度增加；充分的浸渗时间可提高界面的润湿性，促使铝合金液顺利浸渗；Mg量为10%时浸渗能顺利进行；N2作为保护气氛，不但可以防止氧化，而且可以促进铝合金液对SiC颗粒的浸渗。

高体积分数SiC/Al电子封装材料的制备及性能研究

用无压浸渗法制备了体积分数高达70%的碳化硅颗粒增强铝基复合材料,用SEM,XRD对试样进行了形貌和成分分析。测定了复合材料的热膨胀系数及热导率,并和理论模型进行了比较。结果表明:高体积分数SiC/Al复合材料的热膨胀系数为5.68×10-6/K,热导率为155 W/m.K,满足电子封装材料的要求。

带金属密封环的AlSiC管壳制备与性能

采用模压成形制备预制件，经真空-压力浸渗后成功制备出带金属密封环的A1SiC管壳，评价了带密封环的A1SiC管壳的性能当磷酸铝含量为1．2％，成形压力为200MPa，800℃恒温2h处理的SiC预制件抗弯强度为12．4MPa，孔隙率为37％。A1SiC电子封装材料在100℃～500℃区间的热膨胀系数介于（6．52-7．43）×106℃^-1，热导率为160W·m^-1·K^-1，抗弯强度为380MPa，漏率小于1．0×10^-9 Pa·m^3·s^-1、无任何约束条件下，A1SiC管壳升温至450℃．恒温90min，然后随炉冷却，密封环为铝合金的管壳明显变形，与有限元分析结果相符，而密封环为4J45的管壳基本朱变形。4J45密封环与铝合金扩散形成（Fe，Ni）Al3，但4J45密封环与A1SiC壳体间界面结合不紧密，导致A1SiC管壳漏率大于1×10^-8Pa·m^3·s^-1。

SiC/Al复合材料的组织与力学性能研究

采用无压浸渗法制备了SiC/Al复合材料,研究不同颗粒大小的复合材料的抗弯强度、金相组织和断裂机理。结果表明:颗粒尺寸为20μm的SiC/Al复合材料抗弯强度最高;小颗粒复合材料的断裂以沿晶断裂为主,局部有韧性撕裂的特征,而大颗粒还伴有穿晶解理特征。

无压浸渗法制备高体积分数SiC/Al复合材料的研究

以SiC粉体及铝合金(7%Mg,10%Mg,质量分数)为主要原料,采用无压浸渗工艺制备得到了两种SiC/Al复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及万能试验机等检测手段对2种SiC/Al复合材料的物相组成、显微结构及机械性能进行了表征研究。结果表明,制备得到的SiC/Al复合材料的主晶相均为SiC、Al,同时含有少量的Si、Mg_2Si和Mg Al_2O_4等相。10%Mg样品显微结构中存在气孔,7%Mg样品则相对致密。通过对比,7%Mg样品性能更优,其气孔率为0.15%,抗弯强度为373 MPa,界面反应区的显微硬度为2230 MPa。