直热法粉末触变成型参数对SiC_p/2024Al复合材料性能的影响
发布时间：2020-12-20 22:01
IGBT作为能源转换的核心,具有广阔的应用领域和市场。高体积分数SiCp/Al复合材料具有密度低,热导率高,热膨胀系数低,机械强度高,原材料廉价的优点,是作为高功率IGBT散热基板的完美选择。直热法粉末触变成型工艺作为制备高体积分数SiCp/Al复合材料的新工艺,烧结温度低、速度快,生产周期短,可制备高密度、大尺寸的高体积分数SiCp/Al复合材料。用直热法粉末触变成型工艺制备60%volSiCp/2024Al复合材料的热导率可达190.98 W·m-1·K-1,适合作为高功率IGBT的散热基板材料。目前,直热法粉末触变成型工艺参数的研究不够充分。本实验采用直热法粉末触变成型工艺制备60%volSiCp/2024Al复合材料,并研究工艺参数对SiCp/2024Al复合材料性能的影响。实验分别研究了成型压力、半固态保温温度对SiCp/2024Al复合材料的密度、抗折强度、热膨胀系数的影响。并通过数据统计研究了影响SiCp
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AMB封装（左）与DBC封装（右）示意图
直热法粉末触变成型参数对SiCp/2024Al复合材料性能的影响1.5.5直热法粉末触变成型工艺直热法粉末触变成型工艺是本课题组自行设计的一种快速烧结技术用直热法粉末触变成型工艺制备SiCp/Al复合材料,首先将碳化硅颗粒与Al合金粉末按照一定比例通过机械混合;混好后的粉末装入磨具中进行预压;烧结炉抽真空后,将直流恒流电源直接施加到粉体颗粒之间,由金属颗粒内部产生的焦耳热来实现烧结,最后进行热挤压并冷却成型直热法粉末触变成型工艺流程如图1.2所示直热法粉末触变成型工艺源于粉末冶金法,具有增强体颗粒体积分数可调的特点相对于粉末冶金法,直热法粉末触变成型工艺不需要制备冷压坯,工艺周期短粉末冶金法的烧结过程不易控制,使材料的孔隙率不能得到有效控制但直热法粉末触变成型工艺可在烧结过程中进行点压操作,可通过压制将金属液填充到材料的孔洞中,有效减少复合材料的孔隙率直热法粉末触变成型工艺和放电等离子烧结法相似,都是通过电流对粉体进行加热但相对于放电等离子烧结法的直流脉冲电流,直热法粉末触变成型工艺的直流稳流电源可以加到20000A以上,且直热法粉末触变成型工艺制备的复合材料的体积更大直热法粉末触变成型工艺和渗法相比,其制备温度低,烧结温度在铝基体的液相线以下,碳化硅颗粒的界面处不易生成Al4C3等有害产物直热法粉末触变成型工艺设备示意图如图1.3所示目前,本课题组内关于直热法粉末触变成型工艺的研究,主要集中在图1.2直热法粉末触变成型工艺流程图图1.3直热法粉末触变成型工艺设备示意图
直热法粉末触变成型参数对SiCp/2024Al复合材料性能的影响2.2实验设备实验用到的主要设备及性能检测仪器的信息如表2.4所示表2.4实验设备用表设备名称型号厂家直热法复合材料成型设备压力315吨电流3万安培真空度10-2pa自行研发恒温干燥箱101A-1华宇仪器仪表有限责任公司滚筒球磨机XMB-240×300湖北省探矿机械厂行星球磨机QM-1SP4德国Retsh金相显微镜4XC上海光学仪器厂抗弯折仪401-3德国耐驰热膨胀仪DIL4029C德国耐驰扫描电子显微镜Quanta450FEG美国FEI公司图2.1碳化硅颗粒的微观形貌及粒径分布图（a）、（b）100μm原始SiC；（c）5μm原始SiC；（d）100μm整形SiC
【参考文献】：
期刊论文
[1]车规级IGBT的发展现状与趋势综述[J]. 袁博. 汽车文摘. 2019(12)
[2]IGBT模块封装材料的选择[J]. 王维乐,伍志雄,刘文辉,李斐,刘金婷,宋莹,李卫红. 科学技术创新. 2018(26)
[3]电子封装用金属基复合材料的研究现状[J]. 张晓辉,王强. 微纳电子技术. 2018(01)
[4]大功率IGBT模块用氮化铝DBC基板技术研究[J]. 张振文,崔嵩,詹俊,许海仙. 真空电子技术. 2017(05)
[5]粒度组合对SiC_p/Al复合材料组织与性能的影响[J]. 贺小祥,阎峰云,刘振华,李先. 特种铸造及有色合金. 2015(07)
[6]不同SiCp预处理的SiCp/Al复合材料界面特征及耐蚀性[J]. 崔霞,周贤良,欧阳德来,刘阳,邹爱华. 材料热处理学报. 2015(06)
[7]功率IGBT模块中的材料技术[J]. 张晓云. 电子工业专用设备. 2014(04)
[8]高体积分数铝碳化硅复合材料研究进展[J]. 崔葵馨,常兴华,李希鹏,莫俳,王旭,金胜明. 材料导报. 2012(S2)
[9]放电等离子烧结制备功能材料的最新进展[J]. 张久兴,岳明,宋晓艳,路清梅. 功能材料信息. 2010(04)
[10]放电等离子烧结制备高导热SiC_P/Al电子封装材料[J]. 尹法章,郭宏,贾成厂,张习敏,张永忠. 复合材料学报. 2010(01)
博士论文
[1]纳米SiC增强铝基复合材料的粉末冶金法制备及其力学性能[D]. 王治国.吉林大学 2016
硕士论文
[1]不同体积分数SiCp/2024Al复合材料及短碳纤维改性对组织性能的影响[D]. 康靖.兰州理工大学 2019
[2]碳化硅颗粒形貌及热处理对SiCp/2024Al复合材料的性能影响规律[D]. 汪洋.兰州理工大学 2019
[3]直热法粉末触变成形制备高体积分数SiC_p/6061Al复合材料性能研究[D]. 杨飞.兰州理工大学 2018
[4]直热法粉末触变成形SiCp/Al复合材料的工艺及性能研究[D]. 刘兴丹.兰州理工大学 2016
[5]高体积分数铝碳化硅复合材料中试工艺研究[D]. 崔葵馨.中南大学 2013
本文编号：2928624
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AMB封装（左）与DBC封装（右）示意图
直热法粉末触变成型参数对SiCp/2024Al复合材料性能的影响1.5.5直热法粉末触变成型工艺直热法粉末触变成型工艺是本课题组自行设计的一种快速烧结技术用直热法粉末触变成型工艺制备SiCp/Al复合材料,首先将碳化硅颗粒与Al合金粉末按照一定比例通过机械混合;混好后的粉末装入磨具中进行预压;烧结炉抽真空后,将直流恒流电源直接施加到粉体颗粒之间,由金属颗粒内部产生的焦耳热来实现烧结,最后进行热挤压并冷却成型直热法粉末触变成型工艺流程如图1.2所示直热法粉末触变成型工艺源于粉末冶金法,具有增强体颗粒体积分数可调的特点相对于粉末冶金法,直热法粉末触变成型工艺不需要制备冷压坯,工艺周期短粉末冶金法的烧结过程不易控制,使材料的孔隙率不能得到有效控制但直热法粉末触变成型工艺可在烧结过程中进行点压操作,可通过压制将金属液填充到材料的孔洞中,有效减少复合材料的孔隙率直热法粉末触变成型工艺和放电等离子烧结法相似,都是通过电流对粉体进行加热但相对于放电等离子烧结法的直流脉冲电流,直热法粉末触变成型工艺的直流稳流电源可以加到20000A以上,且直热法粉末触变成型工艺制备的复合材料的体积更大直热法粉末触变成型工艺和渗法相比,其制备温度低,烧结温度在铝基体的液相线以下,碳化硅颗粒的界面处不易生成Al4C3等有害产物直热法粉末触变成型工艺设备示意图如图1.3所示目前,本课题组内关于直热法粉末触变成型工艺的研究,主要集中在图1.2直热法粉末触变成型工艺流程图图1.3直热法粉末触变成型工艺设备示意图
直热法粉末触变成型参数对SiCp/2024Al复合材料性能的影响2.2实验设备实验用到的主要设备及性能检测仪器的信息如表2.4所示表2.4实验设备用表设备名称型号厂家直热法复合材料成型设备压力315吨电流3万安培真空度10-2pa自行研发恒温干燥箱101A-1华宇仪器仪表有限责任公司滚筒球磨机XMB-240×300湖北省探矿机械厂行星球磨机QM-1SP4德国Retsh金相显微镜4XC上海光学仪器厂抗弯折仪401-3德国耐驰热膨胀仪DIL4029C德国耐驰扫描电子显微镜Quanta450FEG美国FEI公司图2.1碳化硅颗粒的微观形貌及粒径分布图（a）、（b）100μm原始SiC；（c）5μm原始SiC；（d）100μm整形SiC
【参考文献】：
期刊论文
[1]车规级IGBT的发展现状与趋势综述[J]. 袁博. 汽车文摘. 2019(12)
[2]IGBT模块封装材料的选择[J]. 王维乐,伍志雄,刘文辉,李斐,刘金婷,宋莹,李卫红. 科学技术创新. 2018(26)
[3]电子封装用金属基复合材料的研究现状[J]. 张晓辉,王强. 微纳电子技术. 2018(01)
[4]大功率IGBT模块用氮化铝DBC基板技术研究[J]. 张振文,崔嵩,詹俊,许海仙. 真空电子技术. 2017(05)
[5]粒度组合对SiC_p/Al复合材料组织与性能的影响[J]. 贺小祥,阎峰云,刘振华,李先. 特种铸造及有色合金. 2015(07)
[6]不同SiCp预处理的SiCp/Al复合材料界面特征及耐蚀性[J]. 崔霞,周贤良,欧阳德来,刘阳,邹爱华. 材料热处理学报. 2015(06)
[7]功率IGBT模块中的材料技术[J]. 张晓云. 电子工业专用设备. 2014(04)
[8]高体积分数铝碳化硅复合材料研究进展[J]. 崔葵馨,常兴华,李希鹏,莫俳,王旭,金胜明. 材料导报. 2012(S2)
[9]放电等离子烧结制备功能材料的最新进展[J]. 张久兴,岳明,宋晓艳,路清梅. 功能材料信息. 2010(04)
[10]放电等离子烧结制备高导热SiC_P/Al电子封装材料[J]. 尹法章,郭宏,贾成厂,张习敏,张永忠. 复合材料学报. 2010(01)
博士论文
[1]纳米SiC增强铝基复合材料的粉末冶金法制备及其力学性能[D]. 王治国.吉林大学 2016
硕士论文
[1]不同体积分数SiCp/2024Al复合材料及短碳纤维改性对组织性能的影响[D]. 康靖.兰州理工大学 2019
[2]碳化硅颗粒形貌及热处理对SiCp/2024Al复合材料的性能影响规律[D]. 汪洋.兰州理工大学 2019
[3]直热法粉末触变成形制备高体积分数SiC_p/6061Al复合材料性能研究[D]. 杨飞.兰州理工大学 2018
[4]直热法粉末触变成形SiCp/Al复合材料的工艺及性能研究[D]. 刘兴丹.兰州理工大学 2016
[5]高体积分数铝碳化硅复合材料中试工艺研究[D]. 崔葵馨.中南大学 2013
本文编号：2928624
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