為了提高金剛石/Al復合材料性能的可靠性,考察不同界面結構的復合材料的性能,本文選取不同粒徑、不同涂層金剛石與純鋁作為原料,采用真空氣壓浸滲法制備金剛石/鋁復合材料,其中粒徑從100μm至240μm選取5種粒徑。金剛石表面的涂層選擇無涂層、50nm W涂層、50nm WC涂層與100nm WC涂層,其中W涂層金剛石利用磁控濺射法制備,不同厚度WC涂層金剛石則利用不同厚度W涂層金剛石經(jīng)過高溫處理制備。當無涂層與50nm W涂層金剛石顆粒由100μm增加至240μm,復合材料熱導率提高了22.5%與21.2%,同時彎曲性能與熱膨脹性能也有所增強。所以確定了240μm為金剛石顆粒最優(yōu)粒徑,且這種規(guī)律不隨涂層有無而改變。所以采用不同涂層的240μm金剛石顆粒作為增強體,得到不同界面結構的金剛石/鋁復合材料。結果表明,無涂層金剛石/Al復合材料在制備時在界面處生成Al₄C₃相,觀察斷口形貌發(fā)現(xiàn),金剛石{100}晶面易與鋁發(fā)生反應,{111}晶面與鋁存在脫粘現(xiàn)象。而金屬或碳化物涂層金剛石對應的復合材料中可以明顯改善這一現(xiàn)象,消除了鋁基體對金剛石反應的界面... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 常用熱管理金屬基復合材料
        1.2.1 碳化硅顆粒增強金屬基復合材料
        1.2.2 碳纖維增強金屬基復合材料
        1.2.3 金剛石增強金屬基復合材料
    1.3 金剛石/Al復合材料制備工藝
        1.3.1 無壓浸滲法
        1.3.2 放電等離子燒結
        1.3.3 真空熱壓法
        1.3.4 擠壓鑄造法
        1.3.5 氣壓浸滲法
    1.4 金剛石涂層制備工藝
        1.4.1 化學氣相沉積
        1.4.2 溶膠凝膠法
        1.4.3 磁控濺射法
    1.5 金剛石/Al復合材料的界面結構
        1.5.1 無涂層金剛石/Al復合材料的界面結構
        1.5.2 鍍W金剛石/Al復合材料的界面結構
        1.5.3 WC涂層金剛石/Al復合材料的界面結構
    1.6 顆粒增強Al基復合材料可靠性研究
        1.6.1 溫度沖擊可靠性研究
        1.6.2 濕熱環(huán)境可靠性研究
    1.7 主要研究內容
第2章 試驗材料與試驗方法
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗方法
        2.2.1 磁控濺射鍍膜工藝
        2.2.2 金剛石高溫處理工藝
        2.2.3 復合材料密度測試
        2.2.4 復合材料物相分析
        2.2.5 復合材料顯微組織觀察
        2.2.6 復合材料三點彎曲測試
        2.2.7 復合材料熱膨脹系數(shù)測試
        2.2.8 復合材料熱導率測試
        2.2.9 復合材料溫度沖擊實驗
        2.2.10 復合材料濕熱環(huán)境實驗
第3章 金剛石/Al復合材料的設計與制備
    3.1 引言
    3.2 高導熱高可靠性金剛石/Al復合材料設計
        3.2.1 金剛石粒徑的選擇
        3.2.2 金剛石/Al復合材料界面結構設計
    3.3 金剛石/Al復合材料制備
        3.3.1 金剛石涂層制備
        3.3.2 真空氣壓浸滲法制備復合材料
    3.4 本章小結
第4章 金剛石/Al復合材料界面結構
    4.1 引言
    4.2 不同涂層金剛石/Al復合材料的界面產(chǎn)物
        4.2.1 金剛石/Al復合材料的物相分析
        4.2.2 金剛石/Al復合材料的組織形貌
    4.3 不同涂層金剛石/Al復合材料的界面結構
        4.3.1 W涂層金剛石/Al復合材料的界面結構
        4.3.2 WC涂層金剛石/Al復合材料的界面結構
    4.4 本章小結
第5章 金剛石/Al 復合材料的熱性能與可靠性
    5.1 引言
    5.2 粒徑對金剛石/鋁復合材料性能的影響
        5.2.1 不同粒徑的無涂層復合材料性能
        5.2.2 不同粒徑的W涂層涂層復合材料性能
    5.3 界面結構對金剛石/鋁復合材料性能的影響
        5.3.1 不同界面結構的金剛石/鋁復合材料的性能
        5.3.2 不同界面結構金剛石/鋁復合材料的導熱機理
    5.4 不同涂層金剛石/Al復合材料可靠性研究
        5.4.1 濕熱環(huán)境下復合材料的性能演化
        5.4.2 溫度沖擊下復合材料的性能演化
        5.4.3 濕熱環(huán)境下復合材料組織演化機制
        5.4.4 溫度沖擊下復合材料組織演化機制
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]金剛石/鋁復合材料的界面結構與導熱性能[D]. 王平平.哈爾濱工業(yè)大學 2017

碩士論文
[1]W涂層對金剛石增強鋁基復合材料組織與性能的影響[D]. 代晨.哈爾濱工業(yè)大學 2016
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本文編號：3180551