超细晶W-Cu复合材料制备及其热性能研究

摘要

随着电子器件向高功率和轻量化的方向不断发展，对电子封装热沉材料提出了更高的性能要求。W-Cu复合材料具有较高的强度、良好的导热性和较低的热膨胀系数，且结构组织可调，作为电子封装材料在微电子行业具有广阔的应用前景。然而，由于W、Cu元素之间熔点相差较大、互不相溶且润湿角较大，采用传统粉末冶金方法很难获得致密度较高和性能优异的W-Cu烧结体。通过制备纳米W-Cu复合粉体提高其烧结活性和组元分布均匀性有望解决上述问题。 本文以偏钨酸铵(AMT)和硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)为原料，氨水(NH3H2O)为PH调节剂，采用化学共沉淀法合成了W-Cu氧化物前驱体，经过煅烧、机械球磨和氢气(H2)还原工艺制得了纳米W-15wt.% Cu复合粉体。采用真空热压烧结法对W-15 wt.% Cu复合粉体在不同温度(900~1050℃)、压力(60~120 MPa)和保温时间(1 h~3 h)进行烧结. 研究发现：XRD分析结果表明还原后纳米复合粉体纯度较高。SEM结果表明复合粉体分散性良好，形状近似球形，W颗粒和Cu颗粒平均尺寸小于350 nm。W-15wt.%Cu复合粉体在1050℃、120 MPa，保温2 h烧结条件下，致密化程度最高，组织也最均匀，其相对密度为99.3%。此时，复合材料具有高的热导率、低的热膨胀系数和高的显微硬度，其值分别为205W/m K、6.5×10-6K-1和446HV。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 W-Cu复合材料应用现状

1.3 W-Cu块体材料制备方法

1.4 W-Cu纳米复合粉体制备工艺

1.5 热压固相烧结法制备W-Cu复合材料进展

1.6 本文研究目的、研究意义及主要内容

第二章 实验部分

2.1 引言

2.2 实验原料和实验设备

2.3 实验步骤

2.4 性能测试及微观组织表征

第三章 实验结果与讨论

3.1 引言

3.2 还原前后复合粉体表征

3.3W-15wt.% Cu复合粉体烧结致密化及显微组织

3.4W-15wt.% Cu复合材料热性能分析

3.5 复合材料力学性能分析

第四章 结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果

致谢