高体分率SiC P /Al-AA6061薄壁件材料制备及模锻成形研究

发布时间：2021-04-29 11:53

　　高体分率SiC_P/Al复合材料具有高热导率,低热膨胀系数和低密度等特点,满足电子封装在航天航空的性能要求。在实际应用中高体分率SiC_P/Al复合材料的界面润湿性和界面反应是研究焦点,而制备方法和连接方法更是研究的难点。本文通过有限元方法研究不同SiC颗粒大小、体分率、颗粒形状和氧化层厚度对SiC_P/Al复合材料的热导率和热膨胀系数的影响;使用半固态模锻成形方法制备不同含量Mg,Si和SiC的SiC_P/Al复合材料,使用OM、SEM和TEM对其进行组织、物相和界面观察,并进行致密度、抗弯强度、热导率和热膨胀系数的测量;在前面实验的基础上,使用半固态模锻成形连接技术研究不同的实验参数对SiC_P/Al-Al薄壁件的成形和连接效果的影响,并对界面连接组织和剪切强度进行分析,为高体分率SiC_P/Al复合材料的成分设计和制备工艺提供借鉴。模拟结果表明:1.颗粒大小和颗粒形状对SiC_P/Al复合材料的热导率和热膨胀系数影响不大;2.随着SiC体分率... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和目的
    1.2 电子封装材料
        1.2.1 电子封装对材料的要求
        1.2.2 传统电子封装材料
        1.2.3 电子封装用SiC_P/Al复合材料
    1.3 SiC_P/Al复合材料的制备方法
    1.4 SiC_P/Al复合材料的连接方法
        1.4.1 熔化焊
        1.4.2 钎焊
        1.4.3 固相焊接
        1.4.4 半固态连接
    1.5 研究内容
第2章 实验过程及研究方法
    2.1 引言
    2.2 实验方案
    2.3 材料成分设计
        2.3.1 Mg对SiC_P/Al界面的影响
        2.3.2 Si对SiC_P/Al界面的影响
        2.3.3 SiC体分率
        2.3.4 SiC_P/Al复合材料设计
        2.3.5 SiC_P/Al复合材料坯料的制备
    2.4 显微组织观察及性能测试
        2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)观察
        2.4.2 透射电子显微镜(TEM)观察
        2.4.3 致密度测试
        2.4.4 抗弯强度测试
        2.4.5 剪切强度测试
        2.4.6 热膨胀系数测试
        2.4.7 热导率测试
第3章 SiC_P/Al复合材料热物理性能模拟
    3.1 引言
    3.2 导热理论
        3.2.1 导热影响因素
        3.2.2 导热模型
    3.3 热膨胀理论
        3.3.1 热膨胀影响因素
        3.3.2 热膨胀模型
    3.4 SiC_P/Al复合材料导热性能模拟
        3.4.1 导热模型的建立
        3.4.2 导热模拟结果分析
    3.5 SiC_P/Al复合材料热膨胀性能模拟
        3.5.1 热膨胀模型的建立
        3.5.2 热膨胀模拟结果分析
    3.6 本章小结
第4章 成分对SiC_P/Al复合材料性能的影响
    4.1 引言
    4.2 模具设计
        4.2.1 冷压模具设计
        4.2.2 热压模具设计
        4.2.3 成形模具设计
    4.3 不同Mg含量对SiC_P/Al复合材料性能的影响
        4.3.1 不同Mg含量SiC_P/Al复合材料的界面情况
        4.3.2 不同Mg含量SiC_P/Al复合材料的力学性能分析
        4.3.3 不同Mg含量SiC_P/Al复合材料的导热性能分析
        4.3.4 不同Mg含量SiC_P/Al复合材料的热膨胀性能分析
    4.4 不同Si含量对SiC_P/Al复合材料性能的影响
        4.4.1 不同Si含量SiC_P/Al复合材料的界面情况
        4.4.2 不同Si含量SiC_P/Al复合材料的力学性能分析
        4.4.3 不同Si含量SiC_P/Al复合材料的导热性能分析
        4.4.4 不同Si含量SiC_P/Al复合材料的热膨胀性能分析
    4.5 不同SiC体分率对SiC_P/Al复合材料性能的影响
        4.5.1 不同SiC体分率SiC_P/Al复合材料的界面情况
        4.5.2 不同SiC体分率SiC_P/Al复合材料的力学性能分析
        4.5.3 不同SiC含量SiC_P/Al复合材料的热物理性能分析
    4.6 本章小结
第5章 SiC_P/Al-AA6061薄壁件模锻成形
    5.1 引言
    5.2 成形方案
        5.2.1 热压阶段添加Al框
        5.2.2 成形阶段添加Al框
        5.2.3 坯料加热温度
        5.2.4 坯料保温时间
        5.2.5 SiC体分率
    5.3 模具优化
        5.3.1 热压模具优化
        5.3.2 成形模具优化
    5.4 SiC_P/Al-AA6061薄壁件模锻成形效果分析
        5.4.1 加热温度对SiC_P/Al-AA6061薄壁件模锻成形的影响
        5.4.2 保温时间对SiC_P/Al-AA6061薄壁件模锻成形的影响
        5.4.3 SiC体分率对SiC_P/Al-AA6061薄壁件模锻成形的影响
        5.4.4 SiC_P/Al-AA6061薄壁件致密度分析
    5.5 SiC_P/Al-AA6061薄壁件连接界面分析
        5.5.1 连接界面分析
        5.5.2 界面剪切强度
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]金属基复合材料半固态模锻连接一体化成形技术[J]. 程远胜,封小松,张帅.  精密成形工程. 2015(03)
[3]电子封装用金属基复合材料的研究现状[J]. 朱敏,孙忠新,高锋,刘晓阳.  材料导报. 2013(S2)
[4]高体积分数SiCP/Al复合材料与可伐合金间真空钎焊研究[J]. 王鹏,李强,牛济泰.  热加工工艺. 2013(19)
[5]SiC颗粒增强铝基复合材料的真空钎焊性研究[J]. 徐冬霞,陈龙,牛济泰,薛行雁,孙华为.  热加工工艺. 2013(05)
[6]保温时间对高体积分数SiCP/Al复合材料真空钎焊的影响[J]. 李强,木二珍.  热加工工艺. 2012(05)
[7]电子封装材料的研究现状及发展[J]. 方明,王爱琴,谢敬佩,王文焱.  热加工工艺. 2011(04)
[8]电子封装材料的研究现状及趋势[J]. 汤涛,张旭,许仲梓.  南京工业大学学报(自然科学版). 2010(04)
[9]高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的超声波钎焊[J]. 张洋,闫久春.  焊接. 2008(08)
[10]SiCp/6061复合材料半固态焊接特性研究[J]. 孙跃志,陈刚,雷玉成.  热加工工艺. 2007(03)



本文编号：3167480