高體分率SiCp-Al復(fù)合材料盒形件半固態(tài)成形研究.pdf

1、高體分率SiCp/Al復(fù)合材料作為新型的電子封裝材料，具有高導(dǎo)熱、低膨脹、低密度能滿足航空航天對電子封裝材料的要求，并且可以通過改變復(fù)合材料成分、含量來進(jìn)行有目的的熱物理性能設(shè)計(jì)，原材料成本也較低。本研究將采用復(fù)合材料半固態(tài)成形工藝來研究高體分率SiCp/Al復(fù)合材料薄壁殼體件凈成形，并探討工藝參數(shù)對復(fù)合材料各項(xiàng)性能的影響，通過對比分析得到最佳的工藝參數(shù)。
　　主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是將SiC粉進(jìn)行預(yù)處理改善陶瓷顆粒與金屬基體之間的潤濕性；

2、配比四種SiC體分率的混合粉末，分別是45vol.％、50vol.%、55vol.%和60vol.%，研究SiC體分率對復(fù)合材料的性能影響；進(jìn)行粉末混合、冷壓和熱壓，制備出半固態(tài)坯料；通過二次加熱重熔后半固態(tài)觸變成形，研究工藝參數(shù)對復(fù)合材料成形性以及微觀組織的影響；最后對復(fù)合材料的致密度、力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能和熱膨脹性能進(jìn)行檢測，研究工藝參數(shù)對其影響。
　　通過對SiC粉末進(jìn)行酸洗烘干后高溫氧化，去除雜質(zhì)并在表面上生成SiO2氧化成

3、，然后添加第三種金屬元素Mg改善SiCp/Al復(fù)合材料界面潤濕性。通過合理的模具設(shè)計(jì)和模壁潤滑，在不添加其他粘結(jié)劑的情況下，將混合粉末冷壓成坯，然后通過進(jìn)一步熱壓致密制備出致密度良好、微觀組織均勻以及具有三維連通Al基網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料半固態(tài)坯料。最后通過二次加熱重熔后進(jìn)行半固態(tài)觸變成形，在不同工藝參數(shù)下得到不同SiC體分率的SiCp/Al復(fù)合材料薄壁殼體件。論文分析了SiC含量、成形溫度、模具溫度和成形壓力對復(fù)合材料成形性、致密度、力學(xué)性

4、能、導(dǎo)熱性能和熱膨脹性能的影響，并結(jié)合物理理論模型對其熱物理性能進(jìn)行了分析預(yù)測，得到一定影響規(guī)律：SiCp/Al復(fù)合材料的致密度、抗彎強(qiáng)度、熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)隨著SiC體分率的增加而降低，致密度、抗彎強(qiáng)度和熱導(dǎo)率隨著成形溫度、模具溫度和成形壓力的增加而增加，熱膨脹系數(shù)隨著這三種工藝參數(shù)的增加而降低。
　　通過對比分析，得到了能夠滿足電子封裝材料要求的最佳的SiC體分率和最佳的工藝參數(shù)，即SiC體分率為55%、成形溫度720℃、模具