【摘要】：近年來(lái),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(duì)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(kāi)發(fā)出一種有效的合金制備手段將Cu與Invar合金進(jìn)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(kù),利用相圖計(jì)算方法(CALPHAD)進(jìn)行合金的成分設(shè)計(jì),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(duì)其顯微組織、熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率等展開(kāi)了系統(tǒng)的研究。其主要研究?jī)?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(jì)并制備了Cux(Fe0.64Ni0.32Coo.04)100-x(x=30,45,60,wt.%)系列合金。實(shí)驗(yàn)研究了該系列合金在不同熱處理工藝時(shí)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(shí)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(shí)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(guò)熱壓燒結(jié)法以及SPS法可獲得組織均勻、致密度達(dá)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(mén)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG132.1
【圖文】：

不僅能夠?yàn)椴牧显O(shè)計(jì)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(jì)和開(kāi)發(fā)［９＿。逡逑圖１．２為計(jì)算相圖方法簡(jiǎn)圖，該方法是基于己有的實(shí)驗(yàn)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(lèi)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(guò)調(diào)整兩個(gè)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(chǎng)下冷卻凝固過(guò)程中自動(dòng)形成的，因逡逑此該粉體也稱(chēng)之為自包裹型復(fù)合粉體。這一研究結(jié)果表明，對(duì)于具有液相兩相分逡逑離的合金體系，通過(guò)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(jiǎn)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(duì)合金復(fù)合粉末進(jìn)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(jì)逡逑算機(jī)及專(zhuān)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(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曾婧;彭超群;王日初;王小鋒;;電子封裝用金屬基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2015年12期

2 劉興軍;何洲峰;施展;楊水源;王翠萍;;Cu-Fe_(64)Ni_(36)合金顯微組織及熱膨脹性能研究[J];廈門(mén)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年04期

3 馬如龍;彭超群;王日初;張純;解立川;;電子封裝用diamond/Al復(fù)合材料研究進(jìn)展[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2014年03期

4 朱敏;孫忠新;高鋒;劉曉陽(yáng);;電子封裝用金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報(bào);2013年S2期

5 劉興軍;王翠萍;甘世溪;大沼郁雄;貝沼亮介;石田清仁;;高性能銅合金熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)及其在材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2011年10期

6 湯濤;張旭;許仲梓;;電子封裝材料的研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J];南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

7 程挺宇;熊寧;吳誠(chéng);秦思貴;凌賢野;;銅/鉬/銅電子封裝材料的軋制復(fù)合工藝[J];機(jī)械工程材料;2010年03期

8 王鑫;張建福;張羊換;盧鳳雙;張敬霖;王新林;;NbC析出對(duì)超因瓦合金膨脹性能影響[J];稀有金屬;2009年05期

9 陳昀;李明光;張艷紅;張明霞;;因瓦合金發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2009年04期

10 蔡輝;王亞平;宋曉平;丁秉鈞;;銅基封裝材料的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2009年15期

本文編號(hào)：2772672