鋁硅合金作為新一代電子封裝材料,具有低密度、高熱導、低熱膨脹系數(shù)、良好的加工焊接性,有望在航天航空、電子科技中得到廣泛應用。近些年來,隨著Sip/Al電子封裝材料在航天航空等領(lǐng)域的應用研究不斷深入,但其研究主要偏重其熱膨脹系數(shù)、熱導率及強度等熱力學性能,而忽略其氣密性及后續(xù)的機加工和封焊問題。針對上述問題,提出制備鋁硅功能梯度材料（FGM）。論文通過比較各種制備功能梯度材料的方法,提出采用粉末冶金熱壓法制備鋁硅功能梯度材料（FGM）。根據(jù)實驗成分設計,系統(tǒng)研究了熱壓溫度、壓力以及燒結(jié)溫度、時間對梯度材料性能的影響,并通過理論模型計算和實驗測試對比分析梯度材料的熱導率、熱膨脹系數(shù)性能與單一組分鋁硅復合材料的性能差異。論文還采用ANSYS有限元分析軟件對鋁硅梯度材料的熱導率、熱應力進行模擬,探究其熱導率和熱應力隨硅含量增加、梯度結(jié)構(gòu)的變化情況,取得了以下成果：（1）經(jīng)熱壓（HP）燒結(jié)及熱等靜壓（HIP）致密化,材料密度約為2.4-2.5g/cm3,增強體顆粒細小,各層含量分布均勻,熱膨脹系數(shù)和熱導率分別11.7×10-6/K,121W/m·K,抗彎強度為228MPa,各層硬度分別為132、... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
目錄
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第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 電子封裝材料種類
        1.2.1 陶瓷封裝材料
        1.2.2 塑料封裝材料
        1.2.3 金屬及金屬基復合材料
    1.3 Al-Si電子封裝材料研究現(xiàn)狀及制備方法
        1.3.1 Al-Si電子封裝材料研究現(xiàn)狀
        1.3.2 Al-Si電子封裝材料制備方法
    1.4 功能梯度材料(FGM)現(xiàn)狀及制備方法
        1.4.1 功能梯度材料(FGM)現(xiàn)狀
        1.4.2 功能梯度材料(FGM)的研究內(nèi)容
        1.4.3 功能梯度材料(FGM)的制備方法
    1.5 有限元分析在材料中的應用
        1.5.1 有限元分析簡介
        1.5.2 ANSYS軟件介紹
        1.5.3 有限元建模方法及步驟
        1.5.4 有限元在材料工程領(lǐng)域中的應用
    1.6 本文研究背景、內(nèi)容及課題來源
第二章 Al-Si功能梯度材料(FGM)制備工藝及測試方法
    2.1 實驗原料及方法
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗設備
        2.1.3 工藝流程
    2.2 性能測試及儀器方法
        2.2.1 密度
        2.2.2 熱膨脹系數(shù)
        2.2.3 熱導率
        2.2.4 抗彎強度
        2.2.5 硬度
        2.2.6 顯微組織
        2.2.7 物相分析
第三章 Al-Si功能梯度材料(FGM)性能研究
    3.1 鋁硅復合材料理論密度計算
    3.2 熱壓溫度的選擇及致密化
    3.3 燒結(jié)工藝對梯度材料密度的影響
    3.4 顯微組織
    3.5 熱膨脹系數(shù)
    3.6 熱導率
    3.7 梯度材料力學性能
    3.8 材料成分分析
    3.9 樣品機加工形貌
    3.10 本章小結(jié)
第四章 Al-Si功能梯度材料(FGM)的有限元分析
    4.1 Al-Si復合材料有限元計算
        4.1.1 復合材料物理性質(zhì)
    4.2 穩(wěn)態(tài)熱導率的有限元解法
    4.3 有限元模型建立及分析步驟
    4.4 模型的邊界條件及求解過程
    4.5 不同模型計算復合材料的熱導率的研究
    4.6 不同基體對復合材料的熱導率的影響
    4.7 梯度材料的熱導率的模擬與實驗
    4.8 復合材料的熱應力模擬與分析
        4.8.1 熱彈性問題的基本方程與求解
        4.8.2 Al-Si三層梯度材料的熱應力模擬與分析
        4.8.3 Al-50Si復合材料的熱應力模擬與分析
        4.8.4 Al-Si五層梯度材料的熱應力模擬與分析
    4.9 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)
參考文獻
攻讀碩士學位期間的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]噴射成形50Si50Al合金的組織與性能[J]. 許俊華,李浩,喻利花,王貴會,范曦,張豪.  材料熱處理學報. 2013(08)
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[4]熱等靜壓對電子封裝60wt%Si-Al合金組織與性能的影響[J]. 張磊,楊濱.  塑性工程學報. 2010(04)
[5]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)大學學報(自然科學版). 2010(04)
[6]噴射成形技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展與應用概況[J]. 李榮德,劉敬福.  鑄造. 2009(08)
[7]噴射成形70Si30Al電子封裝材料致密化處理及組織性能研究[J]. 劉紅偉,張永安,朱寶宏,王鋒,魏衍廣,熊柏青.  稀有金屬. 2007(04)
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[9]功能梯度材料的研究現(xiàn)狀及應用[J]. 李進,田興華.  寧夏工程技術(shù). 2007(01)
[10]功能梯度材料的研究現(xiàn)狀[J]. 李智慧,何小鳳,李運剛.  河北理工大學學報. 2007(01)

博士論文
[1]新型輕質(zhì)低膨脹高導熱電子封裝材料的研究[D]. 楊伏良.中南大學 2007

碩士論文
[1]電子封裝用Si-Al系列合金組織與性能研究[D]. 楊軍.中南大學 2010
[2]粉末冶金法制備新型Si-Al電子封裝材料的研究[D]. 蔡楊.中南大學 2004



本文編號：3191264