高温下Mn对SiC/Cu界面反应和无压熔渗的影响
发布时间：2020-12-07 08:13
研究了SiC/Mn二元体系反应和SiC/Cu/Mn三元体系反应。评价了利用无压熔渗工艺构建SiC/Cu复合材料的可能性及其利弊。通过XRD和SEM分析,研究了反应过程中的生成物相及其微观形貌。结果表明:Mn和SiC在N2中发生反应,在SiC表面生成了MnSiN2。SiC的分解随温度的升高而加剧。在1250℃生成的Si3N4和石墨C的量很少,而随温度升至1350℃而大幅增加。SiC/Cu/Mn三元体系在1250℃N2气氛中反应相组成除SiC和Cu外,主要为MnSiN2和少量Si3N4、Cu3Si以及石墨C。当温度升高至1350℃时,SiC分解严重,Si3N4和石墨C大幅增加。纯Cu粉在Mn助渗剂作用下在1350℃实现对SiC骨架的无压熔渗。
【文章来源】：热加工工艺. 2016年12期 第99-101页 北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１?ＳｉＣ／Ｍｎ和ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ试样在乂气氛中不同温度下反应后的ＸＲＤ图??Ｆｉｇ．?１?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ＳｉＣ／?
《热加工工艺》２０１６年６月第４５卷第１２期??图２?ＳｉＣ／Ｍｎ和ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ试样在Ｎ２气氛中不同温度下反应后的ＳＥＭ照片??Ｆｉｇ．２?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＳｉＣ／Ｍｎ?ａｎｄ?ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｒｅａｃｔｅｄ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ?ｉｎ?Ｎ２??ＳｉＣ保持原有ＳｉＣ颗粒形状。图２（ｄ）中１３５０°Ｃｘｌｈ?谱。可看出，试样的主要成分是Ｃｕ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｃｕ３Ｓｉ、Ｃ??试样的ＳｉＣ严重分解，生成物ＭｎＳｉＮ２和Ｓｉ３Ｎ４较?和Ｃｕ２０。ＳｉＣ峰较强，此时试样中ＳｉＣ分解较为轻微，??多，比１２５０°Ｃｘｌｈ试样反应更加充分。?与金相图中观察到的ＳｉＣ现象一致。Ｃｕ衍射峰较强，此??２．２纯Ｃｕ粉无压熔渗ＳｉＣ骨架?时试样中Ｃｕ含量较多，且结晶度较高，现了较明显的??图３是纯Ｃｕ粉在１３５０°Ｃｘｌｈ熔渗试样的金相?３讲４和（：１１３＆的峰，说明ＳｉＣ分解成游离Ｓｉ会在乂气??照片。可看出，利用本文设计的工艺方法，纯Ｃｕ粉?氛中反应生成Ｓｉ３Ｎ４和Ｃｕ３Ｓｉ。少量Ｃｕ２０的出现是ＳｉＣ??在Ｍｎ助渗剂的作用下实现了对ＳｉＣ骨架的无压熔?预氧化后表面存在的５丨０２氧化膜与Ｃｕ反应生成。此结??渗。还可看出，ＳｉＣ颗粒明显且数量很多，分布均匀，?果与ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ三元体系的研究结果相一致。??但也有ＳｉＣ颗粒脱落的痕迹，说明纯Ｃｕ粉熔渗试??样中ｓｉｃ颗粒与基体金属的界面结合强度较低。图?ｊ??３中ＳｉＣ颗粒大小接近原始颗粒，说明此时ＳｉＣ颗?（１）?Ｍｎ促使ＳｉＣ反应分解，在较低温度生成??粒的分解量较少。图中出现较大的黑色孔洞，是因为?ＭｎＳｉＮ
《热加工工艺》２０１６年６月第４５卷第１２期??图２?ＳｉＣ／Ｍｎ和ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ试样在Ｎ２气氛中不同温度下反应后的ＳＥＭ照片??Ｆｉｇ．２?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＳｉＣ／Ｍｎ?ａｎｄ?ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｒｅａｃｔｅｄ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ?ｉｎ?Ｎ２??ＳｉＣ保持原有ＳｉＣ颗粒形状。图２（ｄ）中１３５０°Ｃｘｌｈ?谱。可看出，试样的主要成分是Ｃｕ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｃｕ３Ｓｉ、Ｃ??试样的ＳｉＣ严重分解，生成物ＭｎＳｉＮ２和Ｓｉ３Ｎ４较?和Ｃｕ２０。ＳｉＣ峰较强，此时试样中ＳｉＣ分解较为轻微，??多，比１２５０°Ｃｘｌｈ试样反应更加充分。?与金相图中观察到的ＳｉＣ现象一致。Ｃｕ衍射峰较强，此??２．２纯Ｃｕ粉无压熔渗ＳｉＣ骨架?时试样中Ｃｕ含量较多，且结晶度较高，现了较明显的??图３是纯Ｃｕ粉在１３５０°Ｃｘｌｈ熔渗试样的金相?３讲４和（：１１３＆的峰，说明ＳｉＣ分解成游离Ｓｉ会在乂气??照片。可看出，利用本文设计的工艺方法，纯Ｃｕ粉?氛中反应生成Ｓｉ３Ｎ４和Ｃｕ３Ｓｉ。少量Ｃｕ２０的出现是ＳｉＣ??在Ｍｎ助渗剂的作用下实现了对ＳｉＣ骨架的无压熔?预氧化后表面存在的５丨０２氧化膜与Ｃｕ反应生成。此结??渗。还可看出，ＳｉＣ颗粒明显且数量很多，分布均匀，?果与ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ三元体系的研究结果相一致。??但也有ＳｉＣ颗粒脱落的痕迹，说明纯Ｃｕ粉熔渗试??样中ｓｉｃ颗粒与基体金属的界面结合强度较低。图?ｊ??３中ＳｉＣ颗粒大小接近原始颗粒，说明此时ＳｉＣ颗?（１）?Ｍｎ促使ＳｉＣ反应分解，在较低温度生成??粒的分解量较少。图中出现较大的黑色孔洞，是因为?ＭｎＳｉＮ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高体积分数β-SiCP/Cu复合材料的制备及性能研究[J]. 唐丽丽,单琳,丁佩岭,胡明. 热加工工艺. 2015(08)
[2]SiC_p/Cu电子封装材料研究进展[J]. 刘猛,李顺,白书欣,赵恂,熊德赣. 材料导报. 2013(19)
[3]金属基复合材料的现状与发展趋势[J]. 张荻,张国定,李志强. 中国材料进展. 2010(04)
[4]铜基封装材料的研究进展[J]. 蔡辉,王亚平,宋晓平,丁秉钧. 材料导报. 2009(15)
[5]金属基电子封装复合材料的研究现状及发展[J]. 喻学斌,吴人洁,张国定. 材料导报. 1994(03)
硕士论文
[1]无压渗透法制备SiCp/Cu复合材料[D]. 张小明.南昌大学 2008
本文编号：2902931
【文章来源】：热加工工艺. 2016年12期 第99-101页 北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１?ＳｉＣ／Ｍｎ和ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ试样在乂气氛中不同温度下反应后的ＸＲＤ图??Ｆｉｇ．?１?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ＳｉＣ／?
《热加工工艺》２０１６年６月第４５卷第１２期??图２?ＳｉＣ／Ｍｎ和ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ试样在Ｎ２气氛中不同温度下反应后的ＳＥＭ照片??Ｆｉｇ．２?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＳｉＣ／Ｍｎ?ａｎｄ?ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｒｅａｃｔｅｄ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ?ｉｎ?Ｎ２??ＳｉＣ保持原有ＳｉＣ颗粒形状。图２（ｄ）中１３５０°Ｃｘｌｈ?谱。可看出，试样的主要成分是Ｃｕ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｃｕ３Ｓｉ、Ｃ??试样的ＳｉＣ严重分解，生成物ＭｎＳｉＮ２和Ｓｉ３Ｎ４较?和Ｃｕ２０。ＳｉＣ峰较强，此时试样中ＳｉＣ分解较为轻微，??多，比１２５０°Ｃｘｌｈ试样反应更加充分。?与金相图中观察到的ＳｉＣ现象一致。Ｃｕ衍射峰较强，此??２．２纯Ｃｕ粉无压熔渗ＳｉＣ骨架?时试样中Ｃｕ含量较多，且结晶度较高，现了较明显的??图３是纯Ｃｕ粉在１３５０°Ｃｘｌｈ熔渗试样的金相?３讲４和（：１１３＆的峰，说明ＳｉＣ分解成游离Ｓｉ会在乂气??照片。可看出，利用本文设计的工艺方法，纯Ｃｕ粉?氛中反应生成Ｓｉ３Ｎ４和Ｃｕ３Ｓｉ。少量Ｃｕ２０的出现是ＳｉＣ??在Ｍｎ助渗剂的作用下实现了对ＳｉＣ骨架的无压熔?预氧化后表面存在的５丨０２氧化膜与Ｃｕ反应生成。此结??渗。还可看出，ＳｉＣ颗粒明显且数量很多，分布均匀，?果与ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ三元体系的研究结果相一致。??但也有ＳｉＣ颗粒脱落的痕迹，说明纯Ｃｕ粉熔渗试??样中ｓｉｃ颗粒与基体金属的界面结合强度较低。图?ｊ??３中ＳｉＣ颗粒大小接近原始颗粒，说明此时ＳｉＣ颗?（１）?Ｍｎ促使ＳｉＣ反应分解，在较低温度生成??粒的分解量较少。图中出现较大的黑色孔洞，是因为?ＭｎＳｉＮ
《热加工工艺》２０１６年６月第４５卷第１２期??图２?ＳｉＣ／Ｍｎ和ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ试样在Ｎ２气氛中不同温度下反应后的ＳＥＭ照片??Ｆｉｇ．２?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＳｉＣ／Ｍｎ?ａｎｄ?ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｒｅａｃｔｅｄ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ?ｉｎ?Ｎ２??ＳｉＣ保持原有ＳｉＣ颗粒形状。图２（ｄ）中１３５０°Ｃｘｌｈ?谱。可看出，试样的主要成分是Ｃｕ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｃｕ３Ｓｉ、Ｃ??试样的ＳｉＣ严重分解，生成物ＭｎＳｉＮ２和Ｓｉ３Ｎ４较?和Ｃｕ２０。ＳｉＣ峰较强，此时试样中ＳｉＣ分解较为轻微，??多，比１２５０°Ｃｘｌｈ试样反应更加充分。?与金相图中观察到的ＳｉＣ现象一致。Ｃｕ衍射峰较强，此??２．２纯Ｃｕ粉无压熔渗ＳｉＣ骨架?时试样中Ｃｕ含量较多，且结晶度较高，现了较明显的??图３是纯Ｃｕ粉在１３５０°Ｃｘｌｈ熔渗试样的金相?３讲４和（：１１３＆的峰，说明ＳｉＣ分解成游离Ｓｉ会在乂气??照片。可看出，利用本文设计的工艺方法，纯Ｃｕ粉?氛中反应生成Ｓｉ３Ｎ４和Ｃｕ３Ｓｉ。少量Ｃｕ２０的出现是ＳｉＣ??在Ｍｎ助渗剂的作用下实现了对ＳｉＣ骨架的无压熔?预氧化后表面存在的５丨０２氧化膜与Ｃｕ反应生成。此结??渗。还可看出，ＳｉＣ颗粒明显且数量很多，分布均匀，?果与ＳｉＣ／Ｃｕ／Ｍｎ三元体系的研究结果相一致。??但也有ＳｉＣ颗粒脱落的痕迹，说明纯Ｃｕ粉熔渗试??样中ｓｉｃ颗粒与基体金属的界面结合强度较低。图?ｊ??３中ＳｉＣ颗粒大小接近原始颗粒，说明此时ＳｉＣ颗?（１）?Ｍｎ促使ＳｉＣ反应分解，在较低温度生成??粒的分解量较少。图中出现较大的黑色孔洞，是因为?ＭｎＳｉＮ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高体积分数β-SiCP/Cu复合材料的制备及性能研究[J]. 唐丽丽,单琳,丁佩岭,胡明. 热加工工艺. 2015(08)
[2]SiC_p/Cu电子封装材料研究进展[J]. 刘猛,李顺,白书欣,赵恂,熊德赣. 材料导报. 2013(19)
[3]金属基复合材料的现状与发展趋势[J]. 张荻,张国定,李志强. 中国材料进展. 2010(04)
[4]铜基封装材料的研究进展[J]. 蔡辉,王亚平,宋晓平,丁秉钧. 材料导报. 2009(15)
[5]金属基电子封装复合材料的研究现状及发展[J]. 喻学斌,吴人洁,张国定. 材料导报. 1994(03)
硕士论文
[1]无压渗透法制备SiCp/Cu复合材料[D]. 张小明.南昌大学 2008
本文编号：2902931
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