采用高性價比液固分離法（LSS）制備高性能金剛石/鋁散熱基板,研究金剛石鍍銅對復合材料界面結合和導熱性能的影響,利用SEM、EMPA、XRD分析復合材料的斷口形貌及界面行為。結果表明:鍍層元素向基體擴散與基體鋁形成Al₂Cu₄化合物,中間相增強兩相界面結合,改善材料性能。金剛石鍍銅處理后,復合材料致密度提高1.16%,熱導率提高9.50%,抗拉強度提高17.39%,復合材料的熱物理性能優(yōu)于CE13合金的。用Maxwell、Kerner理論模擬預測熱導率（TC）、熱膨脹系數(shù)（CTE）與實際測量結果相一致。 

【文章來源】：中國有色金屬學報. 2017,27(09)北大核心EICSCD

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金剛石顆粒的SEM像

中國有色金屬學報2017年9月1856圖1金剛石顆粒的SEM像Fig.1SEMimagesofdiamond:(a)Uncoateddiamond;(b)Cu-coateddiamond勻的不光滑顆粒狀物質包裹，顆粒物填補金剛石了表面的細微裂紋等缺陷，鍍層在金剛石顆粒表面附著較好。1.2實驗方法圖2(a)所示為液固分離模具系統(tǒng)結構圖。該系統(tǒng)具有液固分離通道、液相定量控制、定向凝固關鍵結構。分離通道是開有2mm縫隙的過濾擋板，如圖2(b)所示。通過確定縫隙尺寸來控制鋁液及金剛石顆粒的流動。在觸變成形過程中，液固分離通道可以將液態(tài)鋁定向擠出，并阻止金剛石顆粒通過。分離出液相通過分離通道進入并充滿上模腔，通過設計上模腔體積可以制備不同體積分數(shù)的金剛石/鋁復合材料。40%(體積分數(shù))金剛石/鋁復合材料的制備方法如下：1)將20%單晶金剛石顆粒與純鋁粉機械混合1h，在500MPa壓力，保壓1min，制成冷壓坯料；2)將冷壓坯料放置液固分離腔加熱至683℃，保溫40min，使坯料處于半固態(tài)狀態(tài)；3)半固態(tài)漿料在50MPa壓力油缸推動進行擠壓、分離，液固分離液相通過2mm分離通道進入并充滿上模腔，持續(xù)保壓15min。最終制備尺寸為50mm×40mm×3mm的散熱基板，結果如圖3所示。采用激光切割機和金剛石砂輪對復合材料進行機械加工。采用德國蔡司EVO-18型掃描電鏡(SEM)觀察金剛石顆粒表面及三點彎曲斷口形貌。采用日本電子JXA-8230型電子探針(EMPA)能譜線掃描測定Al、圖2液固分離法示意圖Fig.2SchematicdiagramofdieofLSS(a)andseparationchannel(b):1—Resistancewire;2—CavityofupperdieChamber;3—Liquidofseparateout;4—Separationchannel;5—Coldpressblank;6—Downpatternplate;7—Ejectorpin圖3金剛石/鋁復合材料散熱基板照片F(xiàn)ig.3Photooffabricateddiamond/Alcompositeinapp

擠出，并阻止金剛石顆粒通過。分離出液相通過分離通道進入并充滿上模腔，通過設計上模腔體積可以制備不同體積分數(shù)的金剛石/鋁復合材料。40%(體積分數(shù))金剛石/鋁復合材料的制備方法如下：1)將20%單晶金剛石顆粒與純鋁粉機械混合1h，在500MPa壓力，保壓1min，制成冷壓坯料；2)將冷壓坯料放置液固分離腔加熱至683℃，保溫40min，使坯料處于半固態(tài)狀態(tài)；3)半固態(tài)漿料在50MPa壓力油缸推動進行擠壓、分離，液固分離液相通過2mm分離通道進入并充滿上模腔，持續(xù)保壓15min。最終制備尺寸為50mm×40mm×3mm的散熱基板，結果如圖3所示。采用激光切割機和金剛石砂輪對復合材料進行機械加工。采用德國蔡司EVO-18型掃描電鏡(SEM)觀察金剛石顆粒表面及三點彎曲斷口形貌。采用日本電子JXA-8230型電子探針(EMPA)能譜線掃描測定Al、圖2液固分離法示意圖Fig.2SchematicdiagramofdieofLSS(a)andseparationchannel(b):1—Resistancewire;2—CavityofupperdieChamber;3—Liquidofseparateout;4—Separationchannel;5—Coldpressblank;6—Downpatternplate;7—Ejectorpin圖3金剛石/鋁復合材料散熱基板照片F(xiàn)ig.3Photooffabricateddiamond/AlcompositeinapplicationofheatdissipationpreparedbyLSSprocessC、Cu元素分布。采用日本理學D/MAX-RB型旋轉陽極衍射儀(XRD)進行物相分析，采用Cu靶，工作電壓40kV，工作電流150mA。采用中國群隆GH-120E型密度儀測量復合材料密度(ρ)。采用德國耐馳LFA427型激光散射熱導儀測定復合材料室溫熱擴散系數(shù)(α)，試樣尺寸為直徑12.7mm×3mm。根據(jù)理論模型計算復合材料定壓比熱容(cp)。復合材料的熱導率(λ)

【參考文獻】：
期刊論文
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