烧结纯铜热管弯曲表面橘皮微观机制及影响因素分析

摘要

薄壁纯铜热管由于其优异的导热能力而广泛应用于具有高热流密度的微型电子器件产品中。然而,在弯曲变形时管壁外侧的"橘皮"状表面粗化问题成为了热管产品使用的瓶颈。针对薄壁烧结纯铜热管弯曲表面"橘皮"缺陷,采用扫描电镜(SEM)、白光干涉、电子背散射衍射(EBSD)等方法分析了"橘皮"部位的宏观形貌、三维轮廓、面粗糙度以及管壁内微观组织及晶体取向分布,并讨论了杂质元素磷对表面粗糙程度的影响。结果表明:经过烧结处理后,热管壁晶粒长大至壁厚尺度,并形成强烈的Goss型再结晶织构;热管中残留的退火孪晶则具有明显的Copper取向,呈条带状贯穿在基体晶粒中;这种取向差异导致弯曲时表面晶粒间无法协调变形,条带状的孪晶严重阻碍位错滑移,造成表面凹凸起伏;微量杂质磷对热管表面橘皮缺陷有明显的影响,随着磷含量的增加,表面粗糙度数值逐渐增大,表面起伏和橘皮缺陷更加明显。