SiCp-Al復合材料顯微結構及熱學性能研究.pdf

1、本文以電子封裝為應用背景，采用無壓熔滲法分別制備了不同界面顯微結構、不同顆粒形貌、不同基體組織及不同相對密度的SiCp/Al復合材料。增強體顆粒的表面處理包括酸洗前處理，高溫預氧化處理和高溫氧化后酸洗處理，基體的選擇包括1060、ZL102和5052合金。通過光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、研究復合材料界面顯微結構、增強顆粒形貌、基體組織。通過能譜儀(EDS)分析復合材料界面處的元素分布。通過X射線衍射儀(XRD)分析不同狀態(tài)下復

2、合材料的物相構成。采用激光閃光導熱儀測試不同顯微結構下復合材料的熱學性能。
　　研究結果表明：隨著氧化溫度的升高SiC顆粒表面逐漸出現(xiàn)點狀凸起物，隨著溫度的進一步升高，離散分布的氧化層逐漸生長密集。經(jīng)1100℃氧化處理的SiC顆粒生成的SiO2層可以抑制有害界面反應的發(fā)生，而且1100℃4h處理生成的 SiO2層剛好達到臨界值，即在熔滲結束時，氧化層剛好被反應掉，1100℃6h處理后制備出的復合材料中還有保留的 SiO2。從經(jīng)前處

3、理 SiC顆粒制備的復合材料中萃取出的顆粒表面分布著短棒狀的Al4C3，而經(jīng)1100℃4h氧化后制備的復合材料中萃取出的顆粒表面主要是八面體形貌的MgAl2O4。高溫氧化后酸洗能改變SiC顆粒的表面狀態(tài)及形貌。以1060和5052為基體，經(jīng)前處理SiC顆粒為增強體制備的復合材料有Al4C3生成，而以ZL102為基體制備的復合材料中沒有發(fā)現(xiàn)Al4C3相。經(jīng)氧化處理后的SiC顆粒制備出的復合材料的相對密度都要比經(jīng)前處理后制備出的要高，并且以

4、無壓熔滲法制備出的復合材料的相對密度都在95％以上。
　　在界面顯微結構方面，1100℃4h處理制備出的SiCp/5052Al復合材料的熱學性能較高。顆粒形貌方面，高溫氧化后酸洗，SiC顆粒尖角鈍化制備的SiCp/ZL102Al復合材料熱學性能要好。基體組織方面，基體組織為1060制備出的復合材料熱學性能高于另外兩種基體制備的。相對密度方面，以1060和ZL102為基體制備的復合材料熱學性能相對較低，以5052為基體制備的復合材料