Diamond/Cu复合材料的界面调控及导热性能研究
发布时间：2021-06-17 08:06
Diamond/Cu复合材料作为新一代热管理材料,以其巨大的潜力近年来引起了广泛的关注。本文采用金刚石盐浴镀W和W粉掺杂两种方法改善金刚石与铜之间的润湿性,结合无压浸渗的方法制备Diamond/Cu复合材料。通过改变不同的金刚石粒径、不同的镀W工艺和不同的掺杂量,调控复合材料的界面。使用SEM,XRD等方法对复合材料的界面结构,成分进行表征。重点研究了界面数量、界面层厚度和界面成分对复合材料的组织形貌及导热性能的影响。观察不同粒径的金刚石制备的复合材料断口发现,复合材料断裂方式主要为沿晶断裂。当金刚石粒径分别为80/100目、120/140目、230/270目时,复合材料的界面热阻依次为1.81×10-8m2K/W、2.58×10-8m2K/W、5.09×10-8m2K/W。复合材料的计算热导率随着界面热阻的增大而减下,分别为793W/（m·K）、768W/（m·K）、697W/（m·K）;实际热导率为578W/（m·K）、525W/（m·K）、441W/（m·K）,与计算热导率变化规律一致。随着镀W时间的延长,镀层厚度增加,增重法计算的镀层厚度依次为1.18μm、1.72μm、2.4...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超越完美界面示意图
南昌航空大学硕士学位论文 第 1 章 绪论对于 Diamond/Cu 复合材料来说，根据其界面导热特性和结构的不同，一般可以将复合材料的界面分为以下三种类型[46]：超越完美界面，完美界面，不完美界面。超越完美界面并不是指一个特定的界面，而是指一个完整的概念，它的界面结合特征是既有两相界面的结合也有颗粒间的界面结合，其热阻包含两相界面热阻和颗粒间的晶界热阻，图 1-1 是超越完美界面示意图。对于这种类型的Diamond/Cu 复合材料，增强体颗粒和基体颗粒之间发生整体或部分的三维连通，从而使颗粒间的晶界热阻取代了部分两相界面热阻，一般情况下颗粒间的界面热阻大大高于晶界热阻，因此该类型的界面通过减少界面热阻的对导热性能的影响，大大提高了热导率。
南昌航空大学硕士学位论文 第 1 章 绪论本征热阻图 1-2 完美界面示意图Fig.1-2 Schematic illustration of the perfect interface非完美界面和前面两种界面都不同，图 1-3 为非完美界面示意图。在非完美界面中增强体和基体的界面处存在界面生成物或镀层，这就使得界面热阻包含了理想热阻和界面生成物的额外热阻，若界面产物能促进界面的结合的同时，减小了
【参考文献】：
期刊论文
[1]金刚石表面金属化可控Cr层的形成机制及性能[J]. 龙涛,董应虎,张瑞卿,甘海潮. 材料热处理学报. 2015(01)
[2]热冲击对金刚石/铜复合材料的热学性能影响[J]. 白智辉,郭宏,张习敏,尹法章,韩媛媛,范叶明. 稀有金属. 2013(05)
[3]金刚石/铜复合材料界面结合状态的改善方法[J]. 张习敏,郭宏,尹法章,韩媛媛,范叶明,王鹏鹏. 稀有金属. 2013(02)
[4]Cr-Cu镀层对金刚石-铜复合材料热导率的影响[J]. 徐良,曲选辉,刘一波. 功能材料. 2011(S5)
[5]埋砂复合电沉积法制备铜基金刚石复合材料[J]. 李卫平,魏由洋,刘慧丛,刘永正,朱立群. 功能材料. 2011(10)
[6]碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备及应用的研究[J]. 张国政,吕栋腾,吴治明. 新技术新工艺. 2010(11)
[7]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)
[8]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)
[9]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)
[10]电子封装技术的最新进展[J]. 傅岳鹏,谭凯,田民波. 半导体技术. 2009(02)
博士论文
[1]金刚石薄膜制备及其在改善电力电子器件热特性方面的研究[D]. 张志勇.西安理工大学 2002
硕士论文
[1]金刚石/铜复合材料的界面表征及调控研究[D]. 王鹏鹏.北京有色金属研究总院 2014
[2]颗粒增强铝基复合材料导热性能分析[D]. 王寅.南昌航空大学 2010
[3]表面金属化—共沉积法制备金刚石/铜基封装材料的研究[D]. 王强.天津大学 2008
本文编号：3234822
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超越完美界面示意图
南昌航空大学硕士学位论文 第 1 章 绪论对于 Diamond/Cu 复合材料来说，根据其界面导热特性和结构的不同，一般可以将复合材料的界面分为以下三种类型[46]：超越完美界面，完美界面，不完美界面。超越完美界面并不是指一个特定的界面，而是指一个完整的概念，它的界面结合特征是既有两相界面的结合也有颗粒间的界面结合，其热阻包含两相界面热阻和颗粒间的晶界热阻，图 1-1 是超越完美界面示意图。对于这种类型的Diamond/Cu 复合材料，增强体颗粒和基体颗粒之间发生整体或部分的三维连通，从而使颗粒间的晶界热阻取代了部分两相界面热阻，一般情况下颗粒间的界面热阻大大高于晶界热阻，因此该类型的界面通过减少界面热阻的对导热性能的影响，大大提高了热导率。
南昌航空大学硕士学位论文 第 1 章 绪论本征热阻图 1-2 完美界面示意图Fig.1-2 Schematic illustration of the perfect interface非完美界面和前面两种界面都不同，图 1-3 为非完美界面示意图。在非完美界面中增强体和基体的界面处存在界面生成物或镀层，这就使得界面热阻包含了理想热阻和界面生成物的额外热阻，若界面产物能促进界面的结合的同时，减小了
【参考文献】：
期刊论文
[1]金刚石表面金属化可控Cr层的形成机制及性能[J]. 龙涛,董应虎,张瑞卿,甘海潮. 材料热处理学报. 2015(01)
[2]热冲击对金刚石/铜复合材料的热学性能影响[J]. 白智辉,郭宏,张习敏,尹法章,韩媛媛,范叶明. 稀有金属. 2013(05)
[3]金刚石/铜复合材料界面结合状态的改善方法[J]. 张习敏,郭宏,尹法章,韩媛媛,范叶明,王鹏鹏. 稀有金属. 2013(02)
[4]Cr-Cu镀层对金刚石-铜复合材料热导率的影响[J]. 徐良,曲选辉,刘一波. 功能材料. 2011(S5)
[5]埋砂复合电沉积法制备铜基金刚石复合材料[J]. 李卫平,魏由洋,刘慧丛,刘永正,朱立群. 功能材料. 2011(10)
[6]碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备及应用的研究[J]. 张国政,吕栋腾,吴治明. 新技术新工艺. 2010(11)
[7]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)
[8]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)
[9]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)
[10]电子封装技术的最新进展[J]. 傅岳鹏,谭凯,田民波. 半导体技术. 2009(02)
博士论文
[1]金刚石薄膜制备及其在改善电力电子器件热特性方面的研究[D]. 张志勇.西安理工大学 2002
硕士论文
[1]金刚石/铜复合材料的界面表征及调控研究[D]. 王鹏鹏.北京有色金属研究总院 2014
[2]颗粒增强铝基复合材料导热性能分析[D]. 王寅.南昌航空大学 2010
[3]表面金属化—共沉积法制备金刚石/铜基封装材料的研究[D]. 王强.天津大学 2008
本文编号：3234822
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