鍍硅金剛石/鋁復(fù)合材料的制備與導(dǎo)熱性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-02-22 02:20
隨著半導(dǎo)體激光器的研制成功,激光器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量增加,熱量的堆積將影響激光器使用的穩(wěn)定性與可靠性,因此解決激光器件的散熱問(wèn)題顯得尤為突出和重要,這對(duì)熱管理材料的性能提出了新的要求。傳統(tǒng)的熱管理材料受限制于材料熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和密度等性能的影響,已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)在激光器件散熱的要求。金剛石材料因其優(yōu)良的熱物理性能和生產(chǎn)成本的不斷降低,作為金屬基電子封裝材料增強(qiáng)體在熱工管理材料領(lǐng)域展現(xiàn)巨大應(yīng)用前景,也常用作激光器的平板熱沉。然而由于金剛石與金屬銅之間高溫潤(rùn)濕性較差,以及銅基體密度大、在潮濕空氣中抗腐蝕能力較差的特點(diǎn),因而現(xiàn)階段金剛石金屬基復(fù)合材料的發(fā)展主要集中在金剛石/鋁復(fù)合材料方面。本論文采用高溫鹽浴的方法,對(duì)金剛石顆粒表面進(jìn)行鍍硅處理。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、聚焦離子束(FIB)等測(cè)試表征手段對(duì)金剛石顆粒的表面微觀形貌及結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征與分析。論文中分別采用擠壓鑄造法以及熱壓結(jié)燒法制備了金剛石/鋁復(fù)合材料。通過(guò)掃描電鏡對(duì)復(fù)合材料斷面的微觀形貌及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察和分析,采用X射線衍射儀對(duì)界面反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè),用激光熱導(dǎo)儀(LFA)對(duì)復(fù)合材料的熱導(dǎo)率進(jìn)行了測(cè)量,并...
【文章來(lái)源】:河南師范大學(xué)河南省
【文章頁(yè)數(shù)】:55 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
激光閃射法測(cè)量熱導(dǎo)率原理圖
鍍硅金剛石/鋁復(fù)合材料的制備與導(dǎo)熱性能研究面鍍硅原理石顆粒表面可與硅、鉻、釩、鎢等強(qiáng)碳化物元?jiǎng)偸砻嫣荚涌砂l(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成與之相金剛石顆粒表面形成良好的化學(xué)鍵結(jié)合,又可氧的直接接觸,防止金剛石在高溫下氧化,這硅鍍層與金剛石顆粒表面反應(yīng)形成的結(jié)構(gòu)層 3-1。
將燒結(jié)后的共混體用不同目數(shù)的篩子過(guò)篩,除去多余的 CaCl2和硅粉后的粉體放入熱水中反復(fù)清洗至水清澈,之后換去離子水清洗,并進(jìn)行超清洗至無(wú)渾濁物出現(xiàn)。將清洗完畢的金剛石顆粒放入干燥箱中烘干,鹽浴剛石顏色為灰色。藝?yán)昧烁邷叵陆饎偸砻媾c硅發(fā)生反應(yīng)的原理,采用鹽浴法對(duì)金剛石表理。其中鍍覆溫度為 1150℃,保溫時(shí)間可以調(diào)控,鹽浴在真空條件下進(jìn)行石顆粒在高溫時(shí)石墨化轉(zhuǎn)變?傊摴に嚲哂胁襟E簡(jiǎn)單、易操作、鍍層設(shè)備要求低等優(yōu)點(diǎn)。剛石表面鍍硅粉體與原始金剛石粉體比較-2 為原始金剛石粉體和鍍硅后的金剛石顆粒的掃描電鏡照片?梢钥闯, 的未鍍層金剛石顆粒表面光滑,為規(guī)則的十四面體,鍍硅后的金剛石顆糙,表面的鍍層均勻。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]熱壓燒結(jié)制備石墨/銅復(fù)合材料的熱性能研究[J]. 許堯,薛鵬舉,魏青松,史玉升. 熱加工工藝. 2013(12)
[2]放電等離子燒結(jié)制備非連續(xù)石墨纖維/Cu復(fù)合材料[J]. 張昊明,何新波,沈曉宇,劉謙,曲選輝. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2012(03)
[3]電子封裝用金剛石/鋁復(fù)合材料的顯微組織與熱膨脹性能[J]. 馮號(hào),于家康,薛晨,馬明輝. 熱加工工藝. 2010(14)
[4]Effect of sintering temperature on the microstructure and thermal conductivity of Al/diamond composites prepared by spark plasma sintering[J]. Ke Chu,Cheng-chang Jia,Xue-bing Liang,and Hui Chen School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2010(02)
[5]放電等離子燒結(jié)法制備金剛石/Cu復(fù)合材料[J]. 淦作騰,任淑彬,沈曉宇,何新波,曲選輝,郭佳. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2010(01)
[6]Effect of particle size on the microstructure and thermal conductivity of Al/diamond composites prepared by spark plasma sintering[J]. CHU Ke, JIA Chengchang, LIANG Xuebing, CHEN Hui, and GAO Wenjia School of Material Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China. Rare Metals. 2009(06)
[7]Microstructure and thermal expansion of Ti coated diamond/Al composites[J]. 楊博,于家康,陳闖. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009(05)
[8]界面對(duì)熱沉用金剛石-Cu復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響[J]. 夏揚(yáng),宋月清,林晨光,崔舜. 人工晶體學(xué)報(bào). 2009(01)
[9]放電等離子燒結(jié)制備Diamond/Al復(fù)合材料[J]. 梁雪冰,褚克,賈成廠. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2008(06)
[10]電子封裝用陶瓷基片材料的研究進(jìn)展[J]. 張兆生,盧振亞,陳志武. 材料導(dǎo)報(bào). 2008(11)
博士論文
[1]金剛石(碳化硼)/金屬?gòu)?fù)合封裝材料的制備與研究[D]. 白華.華中科技大學(xué) 2013
碩士論文
[1]高導(dǎo)熱石墨/銅復(fù)合材料的制備及性能研究[D]. 許堯.華中科技大學(xué) 2013
本文編號(hào):3045291
【文章來(lái)源】:河南師范大學(xué)河南省
【文章頁(yè)數(shù)】:55 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
激光閃射法測(cè)量熱導(dǎo)率原理圖
鍍硅金剛石/鋁復(fù)合材料的制備與導(dǎo)熱性能研究面鍍硅原理石顆粒表面可與硅、鉻、釩、鎢等強(qiáng)碳化物元?jiǎng)偸砻嫣荚涌砂l(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成與之相金剛石顆粒表面形成良好的化學(xué)鍵結(jié)合,又可氧的直接接觸,防止金剛石在高溫下氧化,這硅鍍層與金剛石顆粒表面反應(yīng)形成的結(jié)構(gòu)層 3-1。
將燒結(jié)后的共混體用不同目數(shù)的篩子過(guò)篩,除去多余的 CaCl2和硅粉后的粉體放入熱水中反復(fù)清洗至水清澈,之后換去離子水清洗,并進(jìn)行超清洗至無(wú)渾濁物出現(xiàn)。將清洗完畢的金剛石顆粒放入干燥箱中烘干,鹽浴剛石顏色為灰色。藝?yán)昧烁邷叵陆饎偸砻媾c硅發(fā)生反應(yīng)的原理,采用鹽浴法對(duì)金剛石表理。其中鍍覆溫度為 1150℃,保溫時(shí)間可以調(diào)控,鹽浴在真空條件下進(jìn)行石顆粒在高溫時(shí)石墨化轉(zhuǎn)變?傊摴に嚲哂胁襟E簡(jiǎn)單、易操作、鍍層設(shè)備要求低等優(yōu)點(diǎn)。剛石表面鍍硅粉體與原始金剛石粉體比較-2 為原始金剛石粉體和鍍硅后的金剛石顆粒的掃描電鏡照片?梢钥闯, 的未鍍層金剛石顆粒表面光滑,為規(guī)則的十四面體,鍍硅后的金剛石顆糙,表面的鍍層均勻。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]熱壓燒結(jié)制備石墨/銅復(fù)合材料的熱性能研究[J]. 許堯,薛鵬舉,魏青松,史玉升. 熱加工工藝. 2013(12)
[2]放電等離子燒結(jié)制備非連續(xù)石墨纖維/Cu復(fù)合材料[J]. 張昊明,何新波,沈曉宇,劉謙,曲選輝. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2012(03)
[3]電子封裝用金剛石/鋁復(fù)合材料的顯微組織與熱膨脹性能[J]. 馮號(hào),于家康,薛晨,馬明輝. 熱加工工藝. 2010(14)
[4]Effect of sintering temperature on the microstructure and thermal conductivity of Al/diamond composites prepared by spark plasma sintering[J]. Ke Chu,Cheng-chang Jia,Xue-bing Liang,and Hui Chen School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2010(02)
[5]放電等離子燒結(jié)法制備金剛石/Cu復(fù)合材料[J]. 淦作騰,任淑彬,沈曉宇,何新波,曲選輝,郭佳. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2010(01)
[6]Effect of particle size on the microstructure and thermal conductivity of Al/diamond composites prepared by spark plasma sintering[J]. CHU Ke, JIA Chengchang, LIANG Xuebing, CHEN Hui, and GAO Wenjia School of Material Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China. Rare Metals. 2009(06)
[7]Microstructure and thermal expansion of Ti coated diamond/Al composites[J]. 楊博,于家康,陳闖. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009(05)
[8]界面對(duì)熱沉用金剛石-Cu復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響[J]. 夏揚(yáng),宋月清,林晨光,崔舜. 人工晶體學(xué)報(bào). 2009(01)
[9]放電等離子燒結(jié)制備Diamond/Al復(fù)合材料[J]. 梁雪冰,褚克,賈成廠. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2008(06)
[10]電子封裝用陶瓷基片材料的研究進(jìn)展[J]. 張兆生,盧振亞,陳志武. 材料導(dǎo)報(bào). 2008(11)
博士論文
[1]金剛石(碳化硼)/金屬?gòu)?fù)合封裝材料的制備與研究[D]. 白華.華中科技大學(xué) 2013
碩士論文
[1]高導(dǎo)熱石墨/銅復(fù)合材料的制備及性能研究[D]. 許堯.華中科技大學(xué) 2013
本文編號(hào):3045291
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