雙鍍層法制備金剛石/銅復(fù)合材料及其性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-26 15:48
金剛石/銅復(fù)合材料因具有高導(dǎo)熱、低熱膨脹、各向同性等優(yōu)點(diǎn),作為新一代電子封裝材料得到世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。本論文針對金剛石/銅復(fù)合材料存在界面結(jié)合強(qiáng)度低和金剛石顆粒分布不均勻等難點(diǎn),提出采用雙鍍層金剛石顆粒結(jié)合冷壓真空液相燒結(jié)的方法來制備高性能金剛石/銅復(fù)合材料。重點(diǎn)研究了金剛石表面鍍碳化物和化學(xué)鍍銅對復(fù)合材料顯微組織、界面結(jié)合、熱物理性能以及力學(xué)性能的改善,制備了具有高體分、高性能的金剛石/銅復(fù)合材料,研究表明:采用鹽浴法在金剛石表面鍍Mo、W以及磁控濺射法在金剛石表面鍍Zr對金剛石進(jìn)行表面改性可有效提高金剛石與銅基體的潤濕性。在1000℃反應(yīng)20~60min進(jìn)行鍍Mo,MoO3粉末與金剛石表面反應(yīng)被還原為低價(jià)態(tài)的MoO2,隨著反應(yīng)過程中MoO2完全反應(yīng)生成Mo2C后,在金剛石表面形成一層均勻連續(xù)的Mo2C鍍層。在1050℃反應(yīng)10~30min進(jìn)行鍍W,W03被還原為低價(jià)態(tài)的W02,隨著反應(yīng)的進(jìn)行逐漸生成W、W2
【文章來源】:北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:138 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
圖2-1電子封裝材料的熱導(dǎo)率與熱膨脹系數(shù)對比—??Fig.?2-1?The?comparison?of?TC?and?CTE?of?electronic?packaging?materials1231??
?2.3.1?SPS燒結(jié)法??SPS(Spark?plasma?sintering)燒結(jié)工藝,即放電等離子燒結(jié),如圖2-3所示。??采用高能脈沖電流在粉體間產(chǎn)生瞬間等離子放電,當(dāng)脈沖電流通過裝載粉體,??可以激發(fā)粉體表面,產(chǎn)生局部放電,等離子體擊穿粉體間殘余孔隙,在保壓??的同時(shí)持續(xù)加熱,從而對粉末顆粒進(jìn)行快速燒結(jié)成形,整個(gè)過程通過放電活??化、熱塑變形、燒結(jié)致密、冷卻降溫而得到復(fù)合材料。如圖2-4所示,為燒??結(jié)過程紅外熱圖像。SPS燒結(jié)也屬于粉末冶金法,但與傳統(tǒng)粉末燒結(jié)法相比,??SPS燒結(jié)克服了粉體顆粒間沒有主動作用力的缺點(diǎn),整個(gè)成形過程具有燒結(jié)??溫度更低,燒結(jié)時(shí)間更短,組織結(jié)構(gòu)可控、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢[104,1Q5】。也可用于??制備梯度功能材料。該方法制備復(fù)合材料的缺點(diǎn)是材料致密度略低
Fig.?2-5?Schematic?diagram?of?mechanical?auxiliary?pressure?infiltration??equipment11411??如圖2-5所示,為機(jī)械輔助壓力熔滲示意圖。真空壓力熔滲采用機(jī)械加??-18-??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]金剛石/Cu復(fù)合界面導(dǎo)熱改性及其納米化研究進(jìn)展[J]. 張荻,苑孟穎,譚占秋,熊定邦,李志強(qiáng). 金屬學(xué)報(bào). 2018(11)
[2]Enhanced mechanical properties in Al/diamond composites by Si addition[J]. Jian-Hua Wu,Hai-Long Zhang,Yang Zhang,Jian-Wei Li,Xi-Tao Wang. Rare Metals. 2016(09)
[3]Effect of sintering on the relative density of Cr-coated diamond/Cu composites prepared by spark plasma sintering[J]. Wei Cui,Hui Xu,Jian-hao Chen,Shu-bin Ren,Xin-bo He,Xuan-hui Qu. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(06)
[4]Thermal properties of diamond/Al composites by pressure infiltration:comparison between methods of coating Ti onto diamond surfaces and adding Si into Al matrix[J]. Cai-Yu Guo,Xin-Bo He,Shu-Bin Ren,Xuan-Hui Qu. Rare Metals. 2016(03)
[5]金剛石/銅復(fù)合材料界面結(jié)合狀態(tài)的改善方法[J]. 張習(xí)敏,郭宏,尹法章,韓媛媛,范葉明,王鵬鵬. 稀有金屬. 2013(02)
[6]Effect of sintering parameters on the microstructure and thermal conductivity of diamond/Cu composites prepared by high pressure and high temperature infiltration[J]. Hui Chen,Cheng-chang Jia,Shang-jie Li. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2013(02)
[7]金屬基復(fù)合材料界面性能對殘余應(yīng)力的影響[J]. 原梅妮,楊延清,黃斌,婁菊紅. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2012(06)
[8]鍍TiC金剛石/鋁復(fù)合材料的界面及熱膨脹性能[J]. 王新宇,于家康,朱曉敏. 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2012(06)
[9]鍍TiC金剛石/鋁復(fù)合材料的熱膨脹性能[J]. 王新宇,于家康,朱曉敏. 特種鑄造及有色合金. 2011(11)
[10]集成電路發(fā)展概述[J]. 董海青. 科技信息. 2011(32)
博士論文
[1]金剛石磨料表面鍍鈦層的制備、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用[D]. 王艷輝.燕山大學(xué) 2003
碩士論文
[1]金剛石表面化學(xué)鍍覆技術(shù)的應(yīng)用研究[D]. 項(xiàng)東.山東大學(xué) 2006
本文編號:3459777
【文章來源】:北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:138 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
圖2-1電子封裝材料的熱導(dǎo)率與熱膨脹系數(shù)對比—??Fig.?2-1?The?comparison?of?TC?and?CTE?of?electronic?packaging?materials1231??
?2.3.1?SPS燒結(jié)法??SPS(Spark?plasma?sintering)燒結(jié)工藝,即放電等離子燒結(jié),如圖2-3所示。??采用高能脈沖電流在粉體間產(chǎn)生瞬間等離子放電,當(dāng)脈沖電流通過裝載粉體,??可以激發(fā)粉體表面,產(chǎn)生局部放電,等離子體擊穿粉體間殘余孔隙,在保壓??的同時(shí)持續(xù)加熱,從而對粉末顆粒進(jìn)行快速燒結(jié)成形,整個(gè)過程通過放電活??化、熱塑變形、燒結(jié)致密、冷卻降溫而得到復(fù)合材料。如圖2-4所示,為燒??結(jié)過程紅外熱圖像。SPS燒結(jié)也屬于粉末冶金法,但與傳統(tǒng)粉末燒結(jié)法相比,??SPS燒結(jié)克服了粉體顆粒間沒有主動作用力的缺點(diǎn),整個(gè)成形過程具有燒結(jié)??溫度更低,燒結(jié)時(shí)間更短,組織結(jié)構(gòu)可控、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢[104,1Q5】。也可用于??制備梯度功能材料。該方法制備復(fù)合材料的缺點(diǎn)是材料致密度略低
Fig.?2-5?Schematic?diagram?of?mechanical?auxiliary?pressure?infiltration??equipment11411??如圖2-5所示,為機(jī)械輔助壓力熔滲示意圖。真空壓力熔滲采用機(jī)械加??-18-??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]金剛石/Cu復(fù)合界面導(dǎo)熱改性及其納米化研究進(jìn)展[J]. 張荻,苑孟穎,譚占秋,熊定邦,李志強(qiáng). 金屬學(xué)報(bào). 2018(11)
[2]Enhanced mechanical properties in Al/diamond composites by Si addition[J]. Jian-Hua Wu,Hai-Long Zhang,Yang Zhang,Jian-Wei Li,Xi-Tao Wang. Rare Metals. 2016(09)
[3]Effect of sintering on the relative density of Cr-coated diamond/Cu composites prepared by spark plasma sintering[J]. Wei Cui,Hui Xu,Jian-hao Chen,Shu-bin Ren,Xin-bo He,Xuan-hui Qu. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(06)
[4]Thermal properties of diamond/Al composites by pressure infiltration:comparison between methods of coating Ti onto diamond surfaces and adding Si into Al matrix[J]. Cai-Yu Guo,Xin-Bo He,Shu-Bin Ren,Xuan-Hui Qu. Rare Metals. 2016(03)
[5]金剛石/銅復(fù)合材料界面結(jié)合狀態(tài)的改善方法[J]. 張習(xí)敏,郭宏,尹法章,韓媛媛,范葉明,王鵬鵬. 稀有金屬. 2013(02)
[6]Effect of sintering parameters on the microstructure and thermal conductivity of diamond/Cu composites prepared by high pressure and high temperature infiltration[J]. Hui Chen,Cheng-chang Jia,Shang-jie Li. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2013(02)
[7]金屬基復(fù)合材料界面性能對殘余應(yīng)力的影響[J]. 原梅妮,楊延清,黃斌,婁菊紅. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2012(06)
[8]鍍TiC金剛石/鋁復(fù)合材料的界面及熱膨脹性能[J]. 王新宇,于家康,朱曉敏. 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2012(06)
[9]鍍TiC金剛石/鋁復(fù)合材料的熱膨脹性能[J]. 王新宇,于家康,朱曉敏. 特種鑄造及有色合金. 2011(11)
[10]集成電路發(fā)展概述[J]. 董海青. 科技信息. 2011(32)
博士論文
[1]金剛石磨料表面鍍鈦層的制備、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用[D]. 王艷輝.燕山大學(xué) 2003
碩士論文
[1]金剛石表面化學(xué)鍍覆技術(shù)的應(yīng)用研究[D]. 項(xiàng)東.山東大學(xué) 2006
本文編號:3459777
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