镀硅金刚石/铝复合材料的制备与导热性能研究
发布时间：2021-02-22 02:20
随着半导体激光器的研制成功,激光器工作时产生的热量增加,热量的堆积将影响激光器使用的稳定性与可靠性,因此解决激光器件的散热问题显得尤为突出和重要,这对热管理材料的性能提出了新的要求。传统的热管理材料受限制于材料热膨胀系数、热导率和密度等性能的影响,已无法满足现在激光器件散热的要求。金刚石材料因其优良的热物理性能和生产成本的不断降低,作为金属基电子封装材料增强体在热工管理材料领域展现巨大应用前景,也常用作激光器的平板热沉。然而由于金刚石与金属铜之间高温润湿性较差,以及铜基体密度大、在潮湿空气中抗腐蚀能力较差的特点,因而现阶段金刚石金属基复合材料的发展主要集中在金刚石/铝复合材料方面。本论文采用高温盐浴的方法,对金刚石颗粒表面进行镀硅处理。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、聚焦离子束（FIB）等测试表征手段对金刚石颗粒的表面微观形貌及结构进行表征与分析。论文中分别采用挤压铸造法以及热压结烧法制备了金刚石/铝复合材料。通过扫描电镜对复合材料断面的微观形貌及结构进行了观察和分析,采用X射线衍射仪对界面反应的产物进行检测,用激光热导仪（LFA）对复合材料的热导率进行了测量,并...
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光闪射法测量热导率原理图
镀硅金刚石/铝复合材料的制备与导热性能研究面镀硅原理石颗粒表面可与硅、铬、钒、钨等强碳化物元刚石表面碳原子可发生化学反应，生成与之相金刚石颗粒表面形成良好的化学键结合，又可氧的直接接触，防止金刚石在高温下氧化，这硅镀层与金刚石颗粒表面反应形成的结构层 3-1。
将烧结后的共混体用不同目数的筛子过筛，除去多余的 CaCl2和硅粉后的粉体放入热水中反复清洗至水清澈，之后换去离子水清洗，并进行超清洗至无浑浊物出现。将清洗完毕的金刚石颗粒放入干燥箱中烘干，盐浴刚石颜色为灰色。艺利用了高温下金刚石表面与硅发生反应的原理，采用盐浴法对金刚石表理。其中镀覆温度为 1150℃，保温时间可以调控，盐浴在真空条件下进行石颗粒在高温时石墨化转变。总之，该工艺具有步骤简单、易操作、镀层设备要求低等优点。刚石表面镀硅粉体与原始金刚石粉体比较-2 为原始金刚石粉体和镀硅后的金刚石颗粒的扫描电镜照片。可以看出， 的未镀层金刚石颗粒表面光滑，为规则的十四面体，镀硅后的金刚石颗糙，表面的镀层均匀。
【参考文献】：
期刊论文
[1]热压烧结制备石墨/铜复合材料的热性能研究[J]. 许尧,薛鹏举,魏青松,史玉升. 热加工工艺. 2013(12)
[2]放电等离子烧结制备非连续石墨纤维/Cu复合材料[J]. 张昊明,何新波,沈晓宇,刘谦,曲选辉. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(03)
[3]电子封装用金刚石/铝复合材料的显微组织与热膨胀性能[J]. 冯号,于家康,薛晨,马明辉. 热加工工艺. 2010(14)
[4]Effect of sintering temperature on the microstructure and thermal conductivity of Al/diamond composites prepared by spark plasma sintering[J]. Ke Chu,Cheng-chang Jia,Xue-bing Liang,and Hui Chen School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2010(02)
[5]放电等离子烧结法制备金刚石/Cu复合材料[J]. 淦作腾,任淑彬,沈晓宇,何新波,曲选辉,郭佳. 粉末冶金材料科学与工程. 2010(01)
[6]Effect of particle size on the microstructure and thermal conductivity of Al/diamond composites prepared by spark plasma sintering[J]. CHU Ke, JIA Chengchang, LIANG Xuebing, CHEN Hui, and GAO Wenjia School of Material Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China. Rare Metals. 2009(06)
[7]Microstructure and thermal expansion of Ti coated diamond/Al composites[J]. 杨博,于家康,陈闯. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009(05)
[8]界面对热沉用金刚石-Cu复合材料热导率的影响[J]. 夏扬,宋月清,林晨光,崔舜. 人工晶体学报. 2009(01)
[9]放电等离子烧结制备Diamond/Al复合材料[J]. 梁雪冰,褚克,贾成厂. 复合材料学报. 2008(06)
[10]电子封装用陶瓷基片材料的研究进展[J]. 张兆生,卢振亚,陈志武. 材料导报. 2008(11)
博士论文
[1]金刚石（碳化硼）/金属复合封装材料的制备与研究[D]. 白华.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]高导热石墨/铜复合材料的制备及性能研究[D]. 许尧.华中科技大学 2013
本文编号：3045291
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光闪射法测量热导率原理图
镀硅金刚石/铝复合材料的制备与导热性能研究面镀硅原理石颗粒表面可与硅、铬、钒、钨等强碳化物元刚石表面碳原子可发生化学反应，生成与之相金刚石颗粒表面形成良好的化学键结合，又可氧的直接接触，防止金刚石在高温下氧化，这硅镀层与金刚石颗粒表面反应形成的结构层 3-1。
将烧结后的共混体用不同目数的筛子过筛，除去多余的 CaCl2和硅粉后的粉体放入热水中反复清洗至水清澈，之后换去离子水清洗，并进行超清洗至无浑浊物出现。将清洗完毕的金刚石颗粒放入干燥箱中烘干，盐浴刚石颜色为灰色。艺利用了高温下金刚石表面与硅发生反应的原理，采用盐浴法对金刚石表理。其中镀覆温度为 1150℃，保温时间可以调控，盐浴在真空条件下进行石颗粒在高温时石墨化转变。总之，该工艺具有步骤简单、易操作、镀层设备要求低等优点。刚石表面镀硅粉体与原始金刚石粉体比较-2 为原始金刚石粉体和镀硅后的金刚石颗粒的扫描电镜照片。可以看出， 的未镀层金刚石颗粒表面光滑，为规则的十四面体，镀硅后的金刚石颗糙，表面的镀层均匀。
【参考文献】：
期刊论文
[1]热压烧结制备石墨/铜复合材料的热性能研究[J]. 许尧,薛鹏举,魏青松,史玉升. 热加工工艺. 2013(12)
[2]放电等离子烧结制备非连续石墨纤维/Cu复合材料[J]. 张昊明,何新波,沈晓宇,刘谦,曲选辉. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(03)
[3]电子封装用金刚石/铝复合材料的显微组织与热膨胀性能[J]. 冯号,于家康,薛晨,马明辉. 热加工工艺. 2010(14)
[4]Effect of sintering temperature on the microstructure and thermal conductivity of Al/diamond composites prepared by spark plasma sintering[J]. Ke Chu,Cheng-chang Jia,Xue-bing Liang,and Hui Chen School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2010(02)
[5]放电等离子烧结法制备金刚石/Cu复合材料[J]. 淦作腾,任淑彬,沈晓宇,何新波,曲选辉,郭佳. 粉末冶金材料科学与工程. 2010(01)
[6]Effect of particle size on the microstructure and thermal conductivity of Al/diamond composites prepared by spark plasma sintering[J]. CHU Ke, JIA Chengchang, LIANG Xuebing, CHEN Hui, and GAO Wenjia School of Material Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China. Rare Metals. 2009(06)
[7]Microstructure and thermal expansion of Ti coated diamond/Al composites[J]. 杨博,于家康,陈闯. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009(05)
[8]界面对热沉用金刚石-Cu复合材料热导率的影响[J]. 夏扬,宋月清,林晨光,崔舜. 人工晶体学报. 2009(01)
[9]放电等离子烧结制备Diamond/Al复合材料[J]. 梁雪冰,褚克,贾成厂. 复合材料学报. 2008(06)
[10]电子封装用陶瓷基片材料的研究进展[J]. 张兆生,卢振亚,陈志武. 材料导报. 2008(11)
博士论文
[1]金刚石（碳化硼）/金属复合封装材料的制备与研究[D]. 白华.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]高导热石墨/铜复合材料的制备及性能研究[D]. 许尧.华中科技大学 2013
本文编号：3045291
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