【摘要】：近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,微電子行業(yè)中電子產(chǎn)品不斷向高度集成化、小型化方向發(fā)展,導(dǎo)致電路板單位面積的產(chǎn)熱量急劇升高,這對電子封裝材料的性能提出了更為嚴(yán)苛的要求。純Cu的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能優(yōu)異,但其熱膨脹系數(shù)很高。由于因瓦效應(yīng)的影響Invar合金具有極低的熱膨脹系數(shù),但其導(dǎo)熱性能較差。因此研究者們一直致力于開發(fā)出一種有效的合金制備手段將Cu與Invar合金進行復(fù)合,從而制備出低膨脹高導(dǎo)熱的Cu-Invar復(fù)合材料。本研究基于本課題組建立的兩相分離型Cu基合金的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫,利用相圖計算方法(CALPHAD)進行合金的成分設(shè)計,分別采用真空電弧熔煉法、超音霧化法結(jié)合熱壓燒結(jié)、放電等離子快速燒結(jié)(SPS)技術(shù)制備低膨脹Cu-Invar合金,并對其顯微組織、熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率等展開了系統(tǒng)的研究。其主要研究內(nèi)容如下:(1)本研究利用CALPHAD方法和真空電弧熔煉技術(shù),設(shè)計并制備了Cux(Fe0.64Ni0.32Coo.04)100-x(x=30,45,60,wt.%)系列合金。實驗研究了該系列合金在不同熱處理工藝時的顯微組織,熱導(dǎo)率以及熱膨脹系數(shù)。研究結(jié)果表明:Cu-Fe64Ni32Co4系列合金在600 ℃和800 ℃時效處理后均為Fcc富銅相和Fcc富因瓦(鐵鎳鈷)相組成的各向同性的多晶合金。該系列合金在1000 ℃淬火并在600℃時效處理50 h后,其熱膨脹系數(shù)明顯減小;熱導(dǎo)率得到一定的提升;改變Cu的含量,可以有效調(diào)控合金的熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率等性能。(2)采用超音霧化技術(shù)制備了 Cu/Fe37Co54Cr9基復(fù)合粉體,該粉體組織具有典型的液相兩相分離特征,分別為Fcc富銅相與Fcc富因瓦(鐵鈷鉻)相;Cu/Fe37Co54Cr9基復(fù)合粉通過熱壓燒結(jié)法以及SPS法可獲得組織均勻、致密度達97%以上的復(fù)合粉燒結(jié)體材料;退火處理后,復(fù)合粉燒結(jié)體材料的熱膨脹系數(shù)有所減低,熱導(dǎo)率得到明顯提升。
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG132.1
【圖文】：

不僅能夠為材料設(shè)計與發(fā)展提供了清晰的理論指導(dǎo)［８７＿８９］，而且廣泛應(yīng)用于新型逡逑材料的設(shè)計和開發(fā)［９＿。逡逑圖１．２為計算相圖方法簡圖，該方法是基于己有的實驗相圖、相關(guān)體系的熱逡逑１１逡逑

備出如圖１．３邋（ａ）所示的類似于雞蛋的卵型復(fù)合粉休，該粉體內(nèi)核部分為富Ｃｕ逡逑相，外殼部分為富Ｆｅ相。深入研宄發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整兩個組元的合金成分可以控逡逑制兩液相的體積分?jǐn)?shù)，這顯示出其復(fù)合結(jié)構(gòu)的可調(diào)性，如圖１．３（ｂ）所示，制備逡逑出三層結(jié)構(gòu)的卵型復(fù)合粉體，其中間層富Ｆｅ相，最內(nèi)層最外層均為富Ｃｕ相。逡逑這種卵形復(fù)合粉體的核／殼結(jié)構(gòu)是在一重力場下冷卻凝固過程中自動形成的，因逡逑此該粉體也稱之為自包裹型復(fù)合粉體。這一研究結(jié)果表明，對于具有液相兩相分逡逑離的合金體系，通過選取適宜的合金成分和工藝條件可以調(diào)控復(fù)合粉休材料的組逡逑織。這一制備方法^u辟了一條工藝簡單、低成本的復(fù)合材料的制備之路，具有良逡逑好的創(chuàng)新性和應(yīng)用前景。逡逑ＨＨ逡逑圖１．３邋Ｃｕ－Ｆｅ基合金的自包裹型卵狀復(fù)介粉體逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚｅｄ邋Ｃｕ／Ｉｎｖａｒ邋ａｌｌｏｙ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｐｏｗｄｅｒｓ逡逑１３逡逑

的石墨燒結(jié)模具，利用ＳＰＳ－２０Ｔ－１０放電等離子快速燒結(jié)爐對合金復(fù)合粉末進行逡逑燒結(jié)。該設(shè)備主要由爐體、真空系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、脈沖電源、液壓系統(tǒng)、工業(yè)計逡逑算機及專用軟件、冷卻系統(tǒng)等部分組成。如圖２．２所示。設(shè)備主要參數(shù)為：逡逑額定功率１００邋ＫＷ，輸出電流０－１００００邋Ａ，輸入電壓０－１０邋Ｖ，最高工作溫度逡逑２３００邋°Ｃ，最大壓力２０邋ｔ，極限真空度１（Ｔ３邋Ｐａ，壓頭行程１００邋ｍｍ。逡逑２８逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2772672