SiCp/Al复合材料显微结构及热学性能研究

摘要

本文以电子封装为应用背景，采用无压熔渗法分别制备了不同界面显微结构、不同颗粒形貌、不同基体组织及不同相对密度的SiCp/Al复合材料。增强体颗粒的表面处理包括酸洗前处理，高温预氧化处理和高温氧化后酸洗处理，基体的选择包括1060、ZL102和5052合金。通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、研究复合材料界面显微结构、增强颗粒形貌、基体组织。通过能谱仪(EDS)分析复合材料界面处的元素分布。通过X射线衍射仪(XRD)分析不同状态下复合材料的物相构成。采用激光闪光导热仪测试不同显微结构下复合材料的热学性能。
　　研究结果表明：随着氧化温度的升高SiC颗粒表面逐渐出现点状凸起物，随着温度的进一步升高，离散分布的氧化层逐渐生长密集。经1100℃氧化处理的SiC颗粒生成的SiO2层可以抑制有害界面反应的发生，而且1100℃4h处理生成的 SiO2层刚好达到临界值，即在熔渗结束时，氧化层刚好被反应掉，1100℃6h处理后制备出的复合材料中还有保留的 SiO2。从经前处理 SiC颗粒制备的复合材料中萃取出的颗粒表面分布着短棒状的Al4C3，而经1100℃4h氧化后制备的复合材料中萃取出的颗粒表面主要是八面体形貌的MgAl2O4。高温氧化后酸洗能改变SiC颗粒的表面状态及形貌。以1060和5052为基体，经前处理SiC颗粒为增强体制备的复合材料有Al4C3生成，而以ZL102为基体制备的复合材料中没有发现Al4C3相。经氧化处理后的SiC颗粒制备出的复合材料的相对密度都要比经前处理后制备出的要高，并且以无压熔渗法制备出的复合材料的相对密度都在95％以上。
　　在界面显微结构方面，1100℃4h处理制备出的SiCp/5052Al复合材料的热学性能较高。颗粒形貌方面，高温氧化后酸洗，SiC颗粒尖角钝化制备的SiCp/ZL102Al复合材料热学性能要好。基体组织方面，基体组织为1060制备出的复合材料热学性能高于另外两种基体制备的。相对密度方面，以1060和ZL102为基体制备的复合材料热学性能相对较低，以5052为基体制备的复合材料热学性能相对较高。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 SiCp/Al复合材料制备方法研究现状

1.2 SiCp/Al复合材料显微结构研究现状

1.3 SiCp/Al复合材料热学性能研究现状

1.4 本文研究意义及研究内容

第2章 实验方法和过程

2.1 实验材料和设备

2.2 实验设计

2.3 SiCp/Al复合材料组织分析及热学性能检测

第3章 SiCp/Al复合材料显微结构研究

3.1 前言

3.2 复合材料界面显微结构

3.3 复合材料颗粒形貌

3.4 复合材料基体组织

3.5 复合材料相对密度

3.6 本章小结

第4章 显微结构对SiCp/Al复合材料热学性能影响

4.1 前言

4.2 SiCp/Al复合材料热扩散系数的测试与分析

4.3 SiCp/Al复合材料热导率的测试与分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

声明