压力浸渗制备石墨增强铝基复合材料及其性能研究

发布时间：2017-12-05 12:23

  本文关键词：压力浸渗制备石墨增强铝基复合材料及其性能研究

  更多相关文章： 石墨片 铝基复合材料 压力浸渗 热学性能

【摘要】：随着大功率电子器件、激光技术、LED照明及电子产品小型化趋势的快速发展,对高效热管理材料提出了越来越高的要求,已经成为制约微电子器件性能进一步提升的重大瓶颈,亟待开发新一代高性能的散热材料。铝／碳复合材料由高结晶大片鳞片石墨和基体铝合金组成,具有石墨片热导率高、热膨胀系数低、密度低和金属可加工性、高性价比等特点,是新一代散热材料的典型代表。本文采用压力浸渗制备石墨片增强铝基热管理复合材料。首先将石墨片与碳化硅和铝粉颗粒混合冷压成型,充分利用粉末颗粒将预制体中的石墨片堆垛层分隔开,从而制造预制体中的孔隙以便于后期铝液的浸渗。然后采用高压力将熔融的金属熔体挤入预制体中制备样品,利用压力解决了铝液与碳材料润湿性差的问题。研究了压力浸渗时最佳的模具预热温度以及改变复合材料中石墨片体积分数对复合材料热学性能和组织的影响；另外,采用性能更好的硅和氮化铝取代碳化硅制备复合材料,并摸索了利用石墨烯对氮化铝进行改性的工艺。研究结果表明,模具预热温度为500℃时,压力浸渗效果最佳；XRD测试表明石墨片是按(002)晶面平铺在复合材料中,同时我们也没有观察到AhC3的衍射峰,说明复合材料中A14C3很少或是没有；从SEM电镜图中我们可以看出随着石墨片体积分数增加,复合材料中的石墨片堆垛层在明显增加,通过电镜图我们还可以发现复合材料界面处的孔隙被铝液很好的填充,基本没有孔隙,说明复合材料致密度较高。通过对复合材料密度、比热容、热扩散系数的测量,我们可以计算出随着复合材料中的石墨片体积分数从23.9%增加到73.4%,复合材料密度从2.71 g/cm3降低到2.33 g/cm3,水平热导率从234 W/mK提高到402W/mK,同时热膨胀系数从10×10-6/K降低至5×10-6/K,复合材料的各项热学性能得到了极大的提高。在成功摸索出石墨片增强铝基高导热复合材料工艺后,我们又利用热学性能更为优异的硅和氮化铝取代碳化硅去隔离石墨片堆垛层。测试表明石墨片/硅／铝复合材料的热扩散系数要好于碳化硅制备的复合材料。但是氮化铝制备的复合材料要略低于前面两者。在此我们摸索了对氮化铝改性,并成功摸索出氧化石墨烯包覆氮化铝的工艺。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 姚凯;;谈谈对浸渗技术的理解与应用[J];黑龙江科技信息;2008年01期

2 朱培兴;浸渗技术在我厂的应用[J];铸造;1984年03期

3 吴妙生;苏德成;潘纲梁;;浸渗技术简介[J];粘合剂;1985年01期

4 邢大川;;铸件浸渗[J];机械工程师;1986年03期

5 方玉权;;大型铸件浸渗补漏的探索[J];机械制造;1987年09期

6 何年兴;;浸渗技术及其应用[J];新技术新工艺;1987年01期

7 张成恩,马宗浩;大型铸件局部浸渗工艺及设备的研究[J];机械工程材料;1993年04期

8 孙爱军;王建国;;值得内燃机行业大力推广的实用技术——浸渗技术[J];内燃机;1993年01期

9 魏自良，叶毅，陈云卿;浸渗技术[J];机械科学与技术;1995年05期

10 周正,丁培道;浸渗法制备颗粒增强铝基复合材料研究[J];兵器材料科学与工程;1999年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 黄强;席延忠;匡静;;浸渗工艺优化研究[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

2 滕献银;;基于用户需求 科学进行浸渗成套生产线布局设计[A];天津市电视技术研究会2010年年会论文集[C];2010年

3 黄强;;浅析提高铸件浸渗质量[A];2008重庆市铸造年会论文集[C];2008年

4 刘平康;;浸渗工艺设备选用体验[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

5 王云;张尧;倪顺滨;杨旭光;祝军;张爱萍;;挽救报废铸件的两种浸渗节能技术[A];浙江省粘接技术协会第八次会员代表大会暨学术交流研讨会论文集[C];2013年

6 王扬卫;王富耻;于晓东;;无压浸渗制备Si_3N_4/Al复合材料的动态性能研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

7 乔菁;张强;张琨键;武高辉;;无压浸渗法制备Al_2O_3/Al复合材料的微观组织与力学性能[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集（下册）[C];2008年

8 崔岩;;无压浸渗法制备高性能SiC/Al电子封装复合材料[A];2002年材料科学与工程新进展（下）——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年

9 褚克;贾成厂;梁雪冰;曲选辉;;注射成形与压力浸渗方法制备高体积分数SiC_P/Al封装盒体及其热学性能的研究[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年

10 耿浩然;王守仁;崔峰;;网状结构Si_3N_4陶瓷增强金属基复合材料的研究[A];2005年功能材料学术年会论文集[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 刘冠伟;基于溶液前驱体浸渗调控陶瓷组成和性能的研究[D];清华大学;2012年

2 张静静;快速自发浸渗法制备铝基复合材料及其反应和浸渗机理研究[D];山东大学;2014年

3 黄金;融盐自发浸渗过程与微米级多孔陶瓷基复合相变储能材料研究[D];广东工业大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 彭伟;网眼碳化硅陶瓷增强铝基复合材料的研究[D];上海应用技术学院;2015年

2 罗潇;双连续相TiC_x/Ni基复合材料的制备及性能研究[D];北京交通大学;2016年

3 尚鸿甫;真空压力浸渗制备C_(sf)/AZ91D复合材料的高温变形力学与组织演变行为研究[D];南昌航空大学;2016年

4 袁秀妹;基于真空气压浸渗的2.5D-C_f/Al复合材料微观组织及力学性能研究[D];南昌航空大学;2016年

5 童伟;压力浸渗制备石墨增强铝基复合材料及其性能研究[D];合肥工业大学;2016年

6 贾培英;铸件浸渗系统的研究与设计[D];天津大学;2007年

7 崔培玲;液态浸渗挤压复合材料过程的有限元模拟[D];西北工业大学;2001年

8 姜春晓;复合材料液态浸渗挤压过程的有限元模拟[D];西北工业大学;2004年

9 童元丰;MoSi_2（p）/RBSC复合材料的制备与性能的研究[D];武汉理工大学;2002年

10 王雪冬;铸铝缸体浸渗工艺研究[D];吉林大学;2012年

，

本文编号：1254815