發(fā)布時(shí)間：2021-05-11 02:36

　　為了提高金剛石/Al復(fù)合材料性能的可靠性,考察不同界面結(jié)構(gòu)的復(fù)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(fù)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(wú)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(guò)高溫處理制備。當(dāng)無(wú)涂層與50nm W涂層金剛石顆粒由100μm增加至240μm,復(fù)合材料熱導(dǎo)率提高了22.5%與21.2%,同時(shí)彎曲性能與熱膨脹性能也有所增強(qiáng)。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(wú)而改變。所以采用不同涂層的240μm金剛石顆粒作為增強(qiáng)體,得到不同界面結(jié)構(gòu)的金剛石/鋁復(fù)合材料。結(jié)果表明,無(wú)涂層金剛石/Al復(fù)合材料在制備時(shí)在界面處生成Al₄C₃相,觀(guān)察斷口形貌發(fā)現(xiàn),金剛石{100}晶面易與鋁發(fā)生反應(yīng),{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(duì)應(yīng)的復(fù)合材料中可以明顯改善這一現(xiàn)象,消除了鋁基體對(duì)金剛石反應(yīng)的界面... 

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

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(fù)合材料
        1.2.1 碳化硅顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料
        1.2.2 碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料
        1.2.3 金剛石增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料
    1.3 金剛石/Al復(fù)合材料制備工藝
        1.3.1 無(wú)壓浸滲法
        1.3.2 放電等離子燒結(jié)
        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(xué)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(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)
        1.5.1 無(wú)涂層金剛石/Al復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)
        1.5.2 鍍W金剛石/Al復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)
        1.5.3 WC涂層金剛石/Al復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)
    1.6 顆粒增強(qiáng)Al基復(fù)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?jī)?nèi)容
第2章 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法
    2.1 試驗(yàn)材料
    2.2 試驗(yàn)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(fù)合材料密度測(cè)試
        2.2.4 復(fù)合材料物相分析
        2.2.5 復(fù)合材料顯微組織觀(guān)察
        2.2.6 復(fù)合材料三點(diǎn)彎曲測(cè)試
        2.2.7 復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)測(cè)試
        2.2.8 復(fù)合材料熱導(dǎo)率測(cè)試
        2.2.9 復(fù)合材料溫度沖擊實(shí)驗(yàn)
        2.2.10 復(fù)合材料濕熱環(huán)境實(shí)驗(yàn)
第3章 金剛石/Al復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與制備
    3.1 引言
    3.2 高導(dǎo)熱高可靠性金剛石/Al復(fù)合材料設(shè)計(jì)
        3.2.1 金剛石粒徑的選擇
        3.2.2 金剛石/Al復(fù)合材料界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.3 金剛石/Al復(fù)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(fù)合材料
    3.4 本章小結(jié)
第4章 金剛石/Al復(fù)合材料界面結(jié)構(gòu)
    4.1 引言
    4.2 不同涂層金剛石/Al復(fù)合材料的界面產(chǎn)物
        4.2.1 金剛石/Al復(fù)合材料的物相分析
        4.2.2 金剛石/Al復(fù)合材料的組織形貌
    4.3 不同涂層金剛石/Al復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)
        4.3.1 W涂層金剛石/Al復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)
        4.3.2 WC涂層金剛石/Al復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 金剛石/Al 復(fù)合材料的熱性能與可靠性
    5.1 引言
    5.2 粒徑對(duì)金剛石/鋁復(fù)合材料性能的影響
        5.2.1 不同粒徑的無(wú)涂層復(fù)合材料性能
        5.2.2 不同粒徑的W涂層涂層復(fù)合材料性能
    5.3 界面結(jié)構(gòu)對(duì)金剛石/鋁復(fù)合材料性能的影響
        5.3.1 不同界面結(jié)構(gòu)的金剛石/鋁復(fù)合材料的性能
        5.3.2 不同界面結(jié)構(gòu)金剛石/鋁復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)理
    5.4 不同涂層金剛石/Al復(fù)合材料可靠性研究
        5.4.1 濕熱環(huán)境下復(fù)合材料的性能演化
        5.4.2 溫度沖擊下復(fù)合材料的性能演化
        5.4.3 濕熱環(huán)境下復(fù)合材料組織演化機(jī)制
        5.4.4 溫度沖擊下復(fù)合材料組織演化機(jī)制
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]真空壓力浸滲法制備金剛石/鋁復(fù)合材料及其熱性能[J]. 裴和君,歐陽(yáng)求保,張荻,虞紅,劉云猛.  機(jī)械工程材料. 2014(12)
[2]氣體壓力熔滲制備電子封裝用金剛石/鋁復(fù)合材料的研究[J]. 張洋,車(chē)子璠,李建偉,吳建華,王西濤.  人工晶體學(xué)報(bào). 2014(09)
[3]鍍層厚度對(duì)鍍鈦金剛石/鋁復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響[J]. 陳代剛,于家康,于威,袁曼.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2013(03)
[4]低成本金剛石/鋁復(fù)合材料的研究[J]. 劉永正.  材料導(dǎo)報(bào). 2013(04)
[5]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)
[6]Effect of carbide formers on microstructure and thermal conductivity of diamond-Cu composites for heat sink materials[J]. 夏揚(yáng),宋月清,林晨光,崔舜,方針正.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009(05)
[7]金剛石/銅復(fù)合材料中金剛石石墨化的研究[J]. 馬雙彥,王恩澤,魯偉員,王鑫.  熱加工工藝. 2007(20)
[8]熱處理對(duì)SiCp/2024Al復(fù)合材料尺寸穩(wěn)定性的影響[J]. 張帆,李小璀,孫鵬飛.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 1999(04)
[9]SiCp/2024A1復(fù)合材料及2024A1合金的微屈服行為[J]. 張帆,李小璀,金城,邱繼明,胡正軍.  金屬學(xué)報(bào). 1998(07)
[10]Preparation of Aluminum Matrix Composite by Pressureless Infiltration Process[J]. 李崇俊,馬伯信,王抗利.  Rare Metals. 1998(01)

博士論文
[1]金剛石/鋁復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)與導(dǎo)熱性能[D]. 王平平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]W涂層對(duì)金剛石增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料組織與性能的影響[D]. 代晨.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]金剛石表面處理對(duì)金剛石/鋁復(fù)合材料組織性能的影響[D]. 李姝賢.北京有色金屬研究總院 2015



本文編號(hào)：3180551