發(fā)布時間：2019-11-02 09:09

【摘要】：超高硅鋁合金由于其熱膨脹性低、導熱性能好、比重輕以及優(yōu)越的力學性能,作為電子封裝材料在航空航天、電子信息科技等高新科技領域廣泛應用,其發(fā)展具有廣闊前景。然而當硅含量較高時,盡管材料具有與電子芯片匹配的性能,但其機械性能和焊接性能仍比較差,限制其應用。為此根據(jù)封裝盒結構特點,提出利用Si成分的梯度變化解決電子封裝材料的熱膨脹性能、導熱率與焊接、機械加工性能之間的矛盾。本論文嘗試實現(xiàn)雙金屬噴射成形工藝,以期制備梯度復合板。通過運用模擬計算軟件Ansys中“生死單元法”,采用APDL編程語言,完成噴射成形板形狀模型和傳熱模型,研究運動軌跡、前進速度、擺動周期、霧化錐中心距對沉積板形狀和成分分布的影響,并研究不同工藝手段對沉積板溫度場分布影響。通過模擬結果確定雙金屬噴射成形設備原理,完成設備的設計、制造與裝配,并采用模擬計算工藝參數(shù)進行噴射成形實驗,驗證模擬結果的準確性。模擬研究結果表明:沉積板運動軌跡為折線時,沉積板表面存在平臺,形狀滿足要求。雙霧化錐之間的中心距主要對沉積板形狀和厚度方向成分分布有影響。隨著霧化錐中心距(0.02-0.05m)的增加,沉積板外形由平坦的平臺過渡到臺階狀形狀;厚度方向梯度分布愈加明顯,成份過渡區(qū)逐漸減小。擺動周期主要對沉積板成分分布有影響。隨著擺動周期的增加(1-8s),每平面層成分由均勻分布逐漸出現(xiàn)鋸齒狀波動,但周期增大對厚度方向成分分布趨勢無影響。對沉積底板無預熱工藝中先沉積部分受沉積底板導出熱量多,冷卻速度快,不利于霧化液滴的鋪展和結合,沉積底層組織孔隙較多。對沉積底板預熱時,有利于霧化液滴的沉積與結合沉積層較致密,與不預熱工藝相比,整體溫度有所增加,不利于硅相細化。對于前端預熱/后端水冷的溫度控制模式,可保證底層沉積時具有較高的溫度,沉積霧滴的鋪展良好,而在劇烈冷卻條件下,整體沉積層溫度可迅速下降,實現(xiàn)較快的凝固,從而防止了硅相和晶粒長大,但對工藝控制困難,而且對設備要求增加,不易實現(xiàn)。驗證實驗研究結果表明:按設計工藝制備的沉積板形狀存在平臺區(qū)域與模擬結果吻合。過渡區(qū)內霧化液滴混合存在不均勻,能夠觀察到兩種成分的分界,但總體過渡區(qū)內Si含量分布趨勢與模擬結果基本相同,整體為梯度分布。
【圖文】：

圖 1-1 Al-50%Si 合金組織照片a) 鑄態(tài)組織[18]，b)沉積態(tài)組織[19]各國對高硅鋁材料研究很熱，尤其是國外研究早、進度快。歐洲國硅鋁材料的研究一直比較積極，比如：法國的 Alcatel、英國的 O國家應用科學研究院 TNO、瑞典 Sandvik Osprey 公司以及英國通用

圖 1-2 噴射成形工藝原理圖[29]術具有鮮明的特點：形組織屬于快速凝固組織，其分布均勻，晶體(一般為比熱容大的氮氣)作用下霧化，氣在 70%左右)，，剩余熱量通過沉積沉積底板
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 甘衛(wèi)平;陳招科;楊伏良;周兆鋒;;高硅鋁合金輕質電子封裝材料研究現(xiàn)狀及進展[J];材料導報;2004年06期

2 徐軼;葛昌純;張文君;郭志家;張宇;;噴射成形制備高速鋼復合軋輥的發(fā)展及應用[J];鋼鐵研究學報;2011年10期

3 李超;彭超群;余琨;王日初;楊軍;劉溶;;噴射沉積70%Si-Al合金電子封裝材料的組織與性能[J];中國有色金屬學報;2009年02期

相關碩士學位論文 前2條

1 伊軍英;雙位擺動噴射過程的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

2 于雷;Al-50%Si電子封裝合金的致密化及性能[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

本文編號：2554412