高導(dǎo)熱Diamond/SiC復(fù)合材料近終形成形的基礎(chǔ)研究

Diamond/SiC復(fù)合材料具有熱導(dǎo)率極高、熱膨脹系數(shù)較低、密度低、穩(wěn)定性高、工作溫度高等優(yōu)點(diǎn)，是最有潛力的新型高性能電子封裝材料。本項(xiàng)目針對(duì)Diamond/SiC復(fù)合材料難復(fù)合和難加工成形等問(wèn)題，以高性能Diamond/SiC復(fù)合材料零件的近終成形技術(shù)為目標(biāo)，采用真空氣相反應(yīng)滲硅工藝在較低的溫度和壓力下制備了性能優(yōu)異的Diamond/SiC復(fù)合材料。研究了多孔基體的制備及其孔隙特性，討論了反應(yīng)滲透過(guò)程以及滲透過(guò)程中的硅碳反應(yīng)機(jī)理，分析了不同工藝條件下金剛石的石墨化現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)復(fù)合材料的熱物理性能及力學(xué)性能進(jìn)行了研究，最后對(duì)復(fù)合材料的制備工藝，特別是近凈成形工藝進(jìn)行了討論，主要結(jié)論如下： 真空條件下當(dāng)溫度升高到 1600℃以上時(shí)，液態(tài)硅由平面蒸發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榉序v蒸發(fā)。大量的氣態(tài)硅滲入多孔基體內(nèi)部的連通孔道中并逐漸液化。隨后液態(tài)硅在毛細(xì)管力的作用下向更細(xì)小的孔隙滲透并填充孔隙。合適的孔隙結(jié)構(gòu)、 充足的硅源、良好的硅/碳潤(rùn)濕性、反應(yīng)滲透過(guò)程中的放熱以及體積膨脹效應(yīng)保證了 1600℃下滲透 1 小時(shí)即可獲得幾乎全致密的復(fù)合材料。復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)隨著金剛石含量增加而降低。相同含量下，金剛石粒徑越小，品級(jí)越高，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)越低。金剛石含量為 30~50vol.% 時(shí)，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)從2.14×10-6K-1降低到 1.81×10-6K-1。復(fù)合材料的熱導(dǎo)率隨著金剛石含量的增加而提高。相同含量下，金剛石粒徑大，品級(jí)越高，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率越高。采用粒徑110μm單晶金剛石制備的含量約51vol.%的復(fù)合材料的熱導(dǎo)率可達(dá) 598W· m-1· K-1。復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度隨著金剛石含量的增加而提高。相同含量時(shí)，金剛石粒徑越小品級(jí)越低，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度越高。含有約40vol.%粒徑30μm 金剛石破碎料的復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度達(dá)到327 MPa。 本項(xiàng)目為發(fā)展高性能Diamond/SiC復(fù)合材料零件的近終成形技術(shù)奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。研究成果對(duì)于促進(jìn)Diamond/SiC復(fù)合材料的應(yīng)用，滿足先進(jìn)武器裝備和現(xiàn)代電子工業(yè)發(fā)展需要具有重要意義。

金剛石顆粒增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料（Diamond/SiC）因其具有高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)和低密度等特點(diǎn)，是高性能電子裝備用最有發(fā)展前景的新一代封裝材料之一。本項(xiàng)目針對(duì)Diamond/SiC復(fù)合材料難復(fù)合和難加工成形等問(wèn)題，以建立高性能Diamond/SiC復(fù)合材料零件的粉末注射成形－氣相硅反應(yīng)滲透近終形成形技術(shù)為目標(biāo)。通過(guò)研究復(fù)合材料界面行為和高溫下金剛石顆粒的石墨化機(jī)理，探索增強(qiáng)界面結(jié)合、降低界面熱阻和抑制金剛石石墨化的途徑；通過(guò)金剛石顆粒注射成形流動(dòng)充模規(guī)律、預(yù)成形坯孔隙演化規(guī)律以及氣相硅反應(yīng)滲透過(guò)程的研究，建立金剛石預(yù)成形坯的組織與尺寸精確控制理論，揭示Diamond/SiC復(fù)合材料的致密化機(jī)理，為發(fā)展高性能Diamond/SiC復(fù)合材料零件的近終形成形技術(shù)奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。研究成果對(duì)于促進(jìn)Diamond/SiC復(fù)合材料的應(yīng)用，滿足先進(jìn)武器裝備和現(xiàn)代電子工業(yè)發(fā)展需要具有重要意義。

《SiCw/LD2復(fù)合材料高溫壓縮變形及其對(duì)組織與性能的影響》，王桂松著。

副題名

外文題名

Hot compression and its effects on the microstructure and properties of the SiCw/LD2 composite

論文作者

王桂松著

導(dǎo)師

王德尊教授指導(dǎo)

學(xué)科專業(yè)

材料學(xué)

學(xué)位級(jí)別

d 2001n

學(xué)位授予單位

哈爾濱工業(yè)大學(xué)

學(xué)位授予時(shí)間

2001

關(guān)鍵詞

金屬基復(fù)合材料 擠壓鑄造 壓縮變形 鋁基復(fù)合材料 鋁合金

館藏號(hào)

TB331

唯一標(biāo)識(shí)符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.012002678941

館藏目錄

2002\TB331\111

內(nèi) 容 提 要

本書(shū)重點(diǎn)系統(tǒng)地介紹了小

型連軋生產(chǎn)中的新工藝、

新設(shè)備、新技術(shù)及小型連

軋的“三電”系統(tǒng)等內(nèi)容。

由于近終形連鑄是我國(guó)今

后發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)，故本

書(shū)專門寫(xiě)了一章近終形連

鑄技術(shù)。全書(shū)共有6章、

447問(wèn)。本書(shū)可作為小型

軋鋼生產(chǎn)、操作者自學(xué)或

培訓(xùn)教材，亦可供從事軋

鋼生產(chǎn)技術(shù)的工程技術(shù)人

員和生產(chǎn)管理人員參考，

還可供大中專院校冶全

機(jī)械專業(yè)學(xué)生閱讀。