短石墨纤维/铝电子封装材料的制备与性能研究

发布时间：2021-05-11 03:39

　　新型中间相沥青基石墨纤维由于具有优异的性能（如高达900W·m-1.K-1的轴向热导率,仅为-1.45×10-6K-1的轴向热膨胀系数等）,正逐步应用于高性能电子封装用金属基复合材料的开发。将其与金属铝适当复合能够得到兼具导热性能良好、热膨胀系数可调、密度小、加工性能优异等优点的新型电子封装材料。本论文主要从石墨纤维表面改性和优化制备工艺参数两方面来改善石墨纤维/铝复合材料的界面结合状态,从而提高复合材料的性能。分别通过化学镀和盐浴镀对纤维进行表面改性,采用真空热压烧结和真空压力熔渗技术制备短石墨纤维/铝复合材料。探寻石墨纤维表面改性以及复合材料制备的最佳工艺参数,对复合材料的显微组织、界面结合特性及热物理性能、力学性能进行检测和分析,并通过理论模型计算,为合理预测复合材料的热物理性能提供理论依据。研究表明：对石墨纤维进行化学镀镍、铜以及盐浴镀碳化铬、碳化钛、碳化钼处理,经过合理的工艺,可分别在纤维表面形成均匀致密且平均厚度约为0.5μm的Ni、 Cu以及Cr7C3、 TiC、Mo2C五种镀层。其中,以NaH2PO2·H2O为还原剂进行化学镀镍,镀层物质主要为Ni,并伴随有少量Ni3P... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 电子封装材料的应用背景
    2.2 电子封装材料的研究进展
    2.3 电子封装用金属基复合材料的研究现状
    2.4 石墨纤维/铝复合材料
        2.4.1 导热型沥青基石墨纤维简介
        2.4.2 石墨纤维/铝复合材料的研究现状
    2.5 石墨纤维/铝复合材料的制备方法
        2.5.1 固态法
        2.5.2 液态法
    2.6 石墨纤维/铝复合材料的界面设计
        2.6.1 基体合金化
        2.6.2 石墨纤维表面改性
    2.7 选题背景及意义
3 研究内容与研究方法
    3.1 研究内容
    3.2 研究方法
        3.2.1 热分析测试
        3.2.2 显微组织及物相分析
        3.2.3 致密度测定
        3.2.4 热导率测定
        3.2.5 热膨胀系数测定
        3.2.6 抗弯性能测试
    3.3 技术路线
4 石墨纤维表面改性研究
    4.1 石墨纤维化学镀覆研究
        4.1.1 石墨纤维表面化学镀镍
        4.1.2 石墨纤维表面化学镀铜
    4.2 石墨纤维盐浴镀覆研究
        4.2.1 石墨纤维表面盐浴镀碳化铬
        4.2.2 石墨纤维表面盐浴镀碳化钛
        4.2.3 石墨纤维表面盐浴镀碳化钼
    4.3 本章小结
5 石墨纤维/铝复合材料制备及致密化研究
    5.1 真空热压烧结制备石墨纤维/铝复合材料
        5.1.1 实验原料及过程
        5.1.2 真空热压烧结致密化工艺
        5.1.3 真空热压烧结复合材料形貌分析
    5.2 真空压力熔渗制备石墨纤维/铝复合材料
        5.2.1 石墨纤维预制体制备工艺
        5.2.2 真空压力熔渗致密化工艺
        5.2.3 真空压力熔渗复合材料形貌分析
    5.3 石墨纤维/铝复合材料界面研究
        5.3.1 未镀覆石墨纤维/铝复合材料界面研究
        5.3.2 化学镀覆石墨纤维/铝复合材料界面研究
        5.3.3 盐浴镀覆石墨纤维/铝复合材料界面研究
    5.4 本章小结
6 石墨纤维/铝复合材料热物理性能及力学性能研究
    6.1 石墨纤维/铝复合材料导热性能研究
        6.1.1 石墨纤维/铝复合材料热导率理论模型
        6.1.2 石墨纤维/铝复合材料界面热阻计算
        6.1.3 石墨纤维/铝复合材料热导率及影响因素
    6.2 石墨纤维/铝复合材料热膨胀性能研究
        6.2.1 石墨纤维/铝复合材料热膨胀系数理论模型
        6.2.2 石墨纤维/铝复合材料热膨胀系数及影响因素
    6.3 石墨纤维/铝复合材料力学性能研究
        6.3.1 石墨纤维体积分数对复合材料力学性能的影响
        6.3.2 石墨纤维表面镀层对复合材料力学性能的影响
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
主要创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
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[2]热压温度对30%SiCp/Al复合材料组织与力学性能的影响[J]. 郝世明,谢敬佩,王爱琴,王文炎,李继文.  粉末冶金材料科学与工程. 2013(05)
[3]电子封装用金属基复合材料的研究进展[J]. 任淑彬,陈志宝,曲选辉.  江西科学. 2013(04)
[4]SiC颗粒增强铝基复合材料制备工艺的发展现状[J]. 吴兴超,朱和国.  上海有色金属. 2012(03)
[5]Cf/Mg复合材料的热膨胀系数及其理论计算[J]. 童永煌,付业伟,齐乐华,程三旭,李贺军.  功能材料. 2012(07)
[6]金刚石盐浴镀覆温度对Al/金刚石复合材料导热性能的影响研究[J]. 梁雪冰,贾成厂,裴广林.  粉末冶金技术. 2011(05)
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[8]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)
[9]高体分比SiCp/Al复合材料的近净成形技术[J]. 曲选辉,任淑彬,吴茂,何新波,尹海清,秦明礼.  中国材料进展. 2010(11)
[10]Interface and thermal expansion of carbon fiber reinforced aluminum matrix composites[J]. 张云鹤,武高辉.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(11)



本文编号：3180646