Cu/Invar復(fù)合材料的制備及結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化
發(fā)布時間:2022-02-16 18:37
Cu/Invar復(fù)合材料綜合了銅高導(dǎo)電導(dǎo)熱性能與Invar合金低膨脹、高強(qiáng)度性能,是一種理想的電子封裝材料。本文采用粉末冶金加軋制及退火工藝制備Cu/Invar復(fù)合材料,研究成分及軋制變形量對其組織結(jié)構(gòu)與性能的影響;采用Ag包覆Invar及Cu,促進(jìn)燒結(jié)致密化,抑制Cu/Invar界面擴(kuò)散,改善復(fù)合材料的組織與性能,開展復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究。在燒結(jié)過程中,Cu/Invar復(fù)合材料中部分Invar合金的結(jié)構(gòu)由fcc轉(zhuǎn)變?yōu)閎cc,冷軋及退火促使復(fù)合材料Cu基體中的Ni原子重新溶入Invar合金中,Invar合金結(jié)構(gòu)也重新轉(zhuǎn)變?yōu)閒cc。增大軋制變形量導(dǎo)致40Cu/Invar復(fù)合材料結(jié)構(gòu)由Cu斷續(xù)分布轉(zhuǎn)變?yōu)镃u、Invar雙連續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀分布。經(jīng)過軋制(變形量70%)及750℃退火處理后,該復(fù)合材料的致密度98.6%,抗拉強(qiáng)度360 MPa,延伸率50%,熱導(dǎo)率29.3 W·(m·K)-1,熱膨脹系數(shù)10.8×10-6 K-1。采用Ag包覆Invar復(fù)合粉體制備Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料。Ag分布于Invar顆粒間及Cu/Invar界面,750℃燒結(jié)后再經(jīng)軋制(變形量550%)及450...
【文章來源】:合肥工業(yè)大學(xué)安徽省211工程院校教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:73 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 電子封裝用金屬基復(fù)合材料
1.2.1 鋁基復(fù)合材料
1.2.2 銅基復(fù)合材料
1.2.3 其它金屬基復(fù)合材料
1.3 金屬基復(fù)合材料的界面與熱物理性能
1.3.1 金屬基復(fù)合材料的界面
1.3.2 金屬基復(fù)合材料的熱物理性能
1.4 Cu/Invar電子封裝復(fù)合材料
1.4.1 研究現(xiàn)狀
1.4.2 存在問題及解決方案
1.5 本論文研究內(nèi)容及意義
1.5.1 研究內(nèi)容
1.5.2 研究意義
第二章 實驗材料及方法
2.1 實驗用材料
2.2 實驗工藝路線
2.2.1 Cu/Invar復(fù)合材料的制備
2.2.2 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的制備
2.2.3 Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的制備
2.3 性能測試方法
2.3.1 密度的測定
2.3.2 熱膨脹系數(shù)的測定
2.3.3 電導(dǎo)率的測定
2.3.4 熱導(dǎo)率的測定
2.3.5 硬度的測定
2.3.6 拉伸性能的測定
2.4 組織觀察方法
2.4.1 金相組織觀察
2.4.2 SEM觀察和能譜分析
2.4.3 XRD分析
2.5 主要儀器設(shè)備
第三章 軋制及退火處理對Cu/Invar復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響
3.1 引言
3.2 軋制變形量對Cu/Invar復(fù)合材料組織的影響
3.2.1 XRD分析
3.2.2 顯微組織結(jié)構(gòu)
3.3 軋制變形量對Cu/Invar復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
3.3.1 硬度
3.3.2 拉伸強(qiáng)度
3.4 軋制變形量對Cu/Invar復(fù)合材料熱物理性能的影響
3.4.1 熱膨脹系數(shù)
3.4.2 熱導(dǎo)率
3.5 本章小結(jié)
第四章 Ag包覆Invar對Cu/Invar復(fù)合材料組織與性能的影響
4.1 引言
4.2 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的制備
4.2.1 機(jī)械合金化合成Ag(Invar)粉體
4.2.2 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的制備
4.3 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的顯微組織結(jié)構(gòu)
4.3.1 燒結(jié)態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的致密度及顯微組織
4.3.2 軋制退火態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的顯微組織
4.4 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的力學(xué)性能
4.4.1 燒結(jié)態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的力學(xué)性能
4.4.2 軋制退火態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的力學(xué)性能
4.5 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的熱物理性能
4.5.1 燒結(jié)態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的熱物理性能
4.5.2 軋制退火態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的熱物理性能
4.6 本章小結(jié)
第五章 Ag包覆Cu對Cu/Invar復(fù)合材料組織與性能的影響
5.1 引言
5.2 Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的制備
5.3 Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的顯微組織結(jié)構(gòu)
5.3.1 燒結(jié)態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的顯微組織
5.3.2 軋制退火態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的顯微組織
5.4 Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的力學(xué)性能
5.4.1 燒結(jié)態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的力學(xué)性能
5.4.2 軋制退火態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的力學(xué)性能
5.5 Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的熱物理性能
5.5.1 燒結(jié)態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的熱物理性能
5.5.2 軋制退火態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的熱物理性能
5.6 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)
6.1 結(jié)論
6.2 創(chuàng)新點
6.3 未來展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]電子封裝用diamond/Al復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 馬如龍,彭超群,王日初,張純,解立川. 中國有色金屬學(xué)報. 2014(03)
[2]W-Cu功能梯度材料的研究現(xiàn)狀[J]. 齊艷飛,李運剛,田薇,蔡宗英,周景一. 材料導(dǎo)報. 2013(07)
[3]金屬納米復(fù)合材料的界面和尺度效應(yīng)[J]. 盧亞鋒,梁明,李成山,馮建情,于澤銘,徐曉燕,劉慶,柳忠元. 中國有色金屬學(xué)報. 2012(06)
[4]電子封裝材料的研究現(xiàn)狀及趨勢[J]. 湯濤,張旭,許仲梓. 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(04)
[5]Thermal expansion and mechanical properties of high reinforcement content SiCp/Cu composites fabricated by squeeze casting technology[J]. 陳國欽,修子揚,孟松鶴,武高輝,朱德志. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009(S3)
[6]銅基封裝材料的研究進(jìn)展[J]. 蔡輝,王亞平,宋曉平,丁秉鈞. 材料導(dǎo)報. 2009(15)
[7]電子封裝SiCp/Al復(fù)合材料導(dǎo)熱性能研究與進(jìn)展[J]. 余志華,張建云,周賢良,鄒愛華. 金屬功能材料. 2009(01)
[8]航空航天用多功能SiC/Al復(fù)合材料研究進(jìn)展(英文)[J]. 崔巖,王力鋒,任建岳. Chinese Journal of Aeronautics. 2008(06)
[9]鎳對Ag20CuZnSnP釬料鋪展?jié)櫇裥院徒宇^抗剪強(qiáng)度的影響[J]. 李卓然,劉彬,馮吉才. 焊接學(xué)報. 2008(09)
[10]Ag含量對纖維相強(qiáng)化Cu-Ag合金組織及性能的影響[J]. 劉嘉斌,張雷,孟亮. 金屬學(xué)報. 2006(09)
碩士論文
[1](SiCP+Cu)/Al電子封裝材料制備及組織性能研究[D]. 程宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
本文編號:3628457
【文章來源】:合肥工業(yè)大學(xué)安徽省211工程院校教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:73 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 電子封裝用金屬基復(fù)合材料
1.2.1 鋁基復(fù)合材料
1.2.2 銅基復(fù)合材料
1.2.3 其它金屬基復(fù)合材料
1.3 金屬基復(fù)合材料的界面與熱物理性能
1.3.1 金屬基復(fù)合材料的界面
1.3.2 金屬基復(fù)合材料的熱物理性能
1.4 Cu/Invar電子封裝復(fù)合材料
1.4.1 研究現(xiàn)狀
1.4.2 存在問題及解決方案
1.5 本論文研究內(nèi)容及意義
1.5.1 研究內(nèi)容
1.5.2 研究意義
第二章 實驗材料及方法
2.1 實驗用材料
2.2 實驗工藝路線
2.2.1 Cu/Invar復(fù)合材料的制備
2.2.2 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的制備
2.2.3 Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的制備
2.3 性能測試方法
2.3.1 密度的測定
2.3.2 熱膨脹系數(shù)的測定
2.3.3 電導(dǎo)率的測定
2.3.4 熱導(dǎo)率的測定
2.3.5 硬度的測定
2.3.6 拉伸性能的測定
2.4 組織觀察方法
2.4.1 金相組織觀察
2.4.2 SEM觀察和能譜分析
2.4.3 XRD分析
2.5 主要儀器設(shè)備
第三章 軋制及退火處理對Cu/Invar復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響
3.1 引言
3.2 軋制變形量對Cu/Invar復(fù)合材料組織的影響
3.2.1 XRD分析
3.2.2 顯微組織結(jié)構(gòu)
3.3 軋制變形量對Cu/Invar復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
3.3.1 硬度
3.3.2 拉伸強(qiáng)度
3.4 軋制變形量對Cu/Invar復(fù)合材料熱物理性能的影響
3.4.1 熱膨脹系數(shù)
3.4.2 熱導(dǎo)率
3.5 本章小結(jié)
第四章 Ag包覆Invar對Cu/Invar復(fù)合材料組織與性能的影響
4.1 引言
4.2 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的制備
4.2.1 機(jī)械合金化合成Ag(Invar)粉體
4.2.2 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的制備
4.3 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的顯微組織結(jié)構(gòu)
4.3.1 燒結(jié)態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的致密度及顯微組織
4.3.2 軋制退火態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的顯微組織
4.4 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的力學(xué)性能
4.4.1 燒結(jié)態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的力學(xué)性能
4.4.2 軋制退火態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的力學(xué)性能
4.5 Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的熱物理性能
4.5.1 燒結(jié)態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的熱物理性能
4.5.2 軋制退火態(tài)Cu/Ag(Invar)復(fù)合材料的熱物理性能
4.6 本章小結(jié)
第五章 Ag包覆Cu對Cu/Invar復(fù)合材料組織與性能的影響
5.1 引言
5.2 Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的制備
5.3 Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的顯微組織結(jié)構(gòu)
5.3.1 燒結(jié)態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的顯微組織
5.3.2 軋制退火態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的顯微組織
5.4 Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的力學(xué)性能
5.4.1 燒結(jié)態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的力學(xué)性能
5.4.2 軋制退火態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的力學(xué)性能
5.5 Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的熱物理性能
5.5.1 燒結(jié)態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的熱物理性能
5.5.2 軋制退火態(tài)Ag(Cu)/Invar復(fù)合材料的熱物理性能
5.6 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)
6.1 結(jié)論
6.2 創(chuàng)新點
6.3 未來展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]電子封裝用diamond/Al復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 馬如龍,彭超群,王日初,張純,解立川. 中國有色金屬學(xué)報. 2014(03)
[2]W-Cu功能梯度材料的研究現(xiàn)狀[J]. 齊艷飛,李運剛,田薇,蔡宗英,周景一. 材料導(dǎo)報. 2013(07)
[3]金屬納米復(fù)合材料的界面和尺度效應(yīng)[J]. 盧亞鋒,梁明,李成山,馮建情,于澤銘,徐曉燕,劉慶,柳忠元. 中國有色金屬學(xué)報. 2012(06)
[4]電子封裝材料的研究現(xiàn)狀及趨勢[J]. 湯濤,張旭,許仲梓. 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(04)
[5]Thermal expansion and mechanical properties of high reinforcement content SiCp/Cu composites fabricated by squeeze casting technology[J]. 陳國欽,修子揚,孟松鶴,武高輝,朱德志. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009(S3)
[6]銅基封裝材料的研究進(jìn)展[J]. 蔡輝,王亞平,宋曉平,丁秉鈞. 材料導(dǎo)報. 2009(15)
[7]電子封裝SiCp/Al復(fù)合材料導(dǎo)熱性能研究與進(jìn)展[J]. 余志華,張建云,周賢良,鄒愛華. 金屬功能材料. 2009(01)
[8]航空航天用多功能SiC/Al復(fù)合材料研究進(jìn)展(英文)[J]. 崔巖,王力鋒,任建岳. Chinese Journal of Aeronautics. 2008(06)
[9]鎳對Ag20CuZnSnP釬料鋪展?jié)櫇裥院徒宇^抗剪強(qiáng)度的影響[J]. 李卓然,劉彬,馮吉才. 焊接學(xué)報. 2008(09)
[10]Ag含量對纖維相強(qiáng)化Cu-Ag合金組織及性能的影響[J]. 劉嘉斌,張雷,孟亮. 金屬學(xué)報. 2006(09)
碩士論文
[1](SiCP+Cu)/Al電子封裝材料制備及組織性能研究[D]. 程宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
本文編號:3628457
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