三维网络氧化铝/铜复合材料的制备及其性能研究

摘要

三维网络Al2O3/Cu复合材料是一种新型高性能复合材料，由于其具有良好的综合性能被广泛的应用，因此受到了国内外研究学者的高度关注。三维网络Al2O3/Cu复合材料中的陶瓷相和金属相均呈三维连续结构，两相相互交叉、支撑。这种独特的三维结构有利于将作用在复合材料上的能量(如载荷、热量等)快速的传递和消耗。另外，Cu具有优良的导电和导热性，Al2O3/Cu具有良好的耐磨性和化学稳定性，三维网络Al2O3/Cu复合材料能发挥Al2O3与Cu各自的优点。因此，三维网络Al2O3/Cu复合材料在集成电路引线框架、转换开关、电触头材料等方面具有一定的应用前景。 本文采用有机泡沫浸渍法制备了高孔隙率Al2O3泡沫陶瓷，优化了其制备工艺，分析了孔结构对力学性能的影响规律:在此基础上，采用无压浸渗法制备了三维网络Ah03/CU复合材料，深入分析了Al2O3和Cu界面润湿性的改善方法和机制，初步探讨了复合材料的导热性和耐磨性。研究结果如下: (1)采用有机泡沫浸渍法可制备出孔隙率为60～90%、孔连通率较高的Al2O3泡沫陶瓷。浸渍次数和有机泡沫的规格(PPI)对Al2O3泡沫陶瓷的孔隙率、孔径和抗压强度有显著影响。 (2)Cu中的氧含量影响着Cu和Al2O3的界面润湿性。随着氧含量的增加，界面润湿角逐渐减小。氧含量为12at.%时，界面润湿角为23.20。物相分析表明，Cu-CuO块体复合物在高温下与Al2O3发生界面反应生成了Al2O3O4。 (3)以氧含量为12at.%的Cu-CuO块体复合物为金属熔体，Al2O3泡沫陶瓷为预制体，在1300℃ 采用无压浸渗法制备出了三维网络Al2O3/CU复合材料。对三维网络Al2O3/Cu复合材料的制备工艺进行了优化，浸渗温度为1300.C、浸渗时间为2h、氧含量为12at.%时为浸渗的最佳工艺参数。 (4)初步探讨了三维网络Al2O3/CU复合材料的导热性和耐磨性。随着陶瓷相含量的增加，复合材料的导热系数逐渐减小，其变化范围为179.22～266.77w/m·k，但是其磨损率降低，75%孔隙率的Al2O3所制备的复合材料磨损率为0.020mm3/m·N。 三维网络Al2O3/Cu复合材料;界面润湿性;导热系数;耐磨性

目录

第一个书签之前