界面厚度及面积调控对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响
发布时间：2021-08-08 20:25
本文以Diamond-Cr/Cu复合材料为研究对象,采用实验与数值模拟相结合的方法,研究界面厚度、界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响。在实验方面,首先利用盐浴镀的方法对金刚石表面进行镀Cr处理,再结合无压熔渗技术制备出不同界面厚度、不同界面面积的Diamond-Cr/Cu复合材料。通过增重法计算出界面厚度与镀覆温度之间的关系,采用SEM、EDS、XRD等手段对金刚石镀层及Diamond-Cr/Cu复合材料的微观形貌和界面成份进行表征,最后再利用阿基米德原理和热导仪测试出复合材料的致密度和热导率;数值模拟方面是通过研究界面厚度及界面面积对复合材料热导性能的影响,最后再根据实验测试结果与模拟值进行对比分析。盐浴镀Cr研究表明,对相同粒径金刚石颗粒进行表面镀覆时,可通过改变盐浴镀温度（750℃900℃）获得0.3761.388μm的可控镀层;而对不同粒径金刚石颗粒进行850℃保温1h进行镀覆时,可获得趋近于1.211μm的界面镀层。金刚石表面镀覆效果较好,镀层结构由内到外可简述为:金刚石-CrxCy-Cr单质层。无压熔渗制备...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 电子封装材料及其发展趋势
1.3 金刚石表面金属化
1.3.1 金属与金刚石表面的浸润性
1.3.2 金刚石表面金属化原理
1.3.3 金刚石表面金属化分类
1.3.4 活性元素Cr的选择
1.4 金刚石/铜复合材料
1.4.1 金刚石/铜复合材料的制备方法
1.4.2 金刚石/铜复合材料的研究现状
1.5 有限元ANSYS分析概述
1.5.1 有限元ANSYS分析原理
1.5.2 有限元ANSYS分析的优点
1.5.3 金属复合材料热导性能的理论计算模型
1.6 本课题研究的内容及意义
1.6.1 课题研究的目的及意义
1.6.2 课题研究的主要内容
第二章 试验方法与表征
2.1 实验工艺流程
2.2 实验原料与设备
2.3 金刚石表面镀层的构建及复合材料的制备
2.3.1 金刚石表面盐浴镀Cr
2.3.2 Diamond-Cr/Cu复合材料的制备
2.4 组织、界面结构的表征
2.4.1 金刚石镀层厚度的表征
2.4.2 成分与微观结构的分析
2.4.3 Diamond-Cr/Cu复合材料的热导率测试
2.4.4 Diamond-Cr/Cu复合材料的致密度测试
2.5 ANSYS软件对金刚石/铜导热性能的数值模拟
第三章 金刚石界面生长机理及界面调控研究
3.1 金刚石表面盐浴镀Cr形成机理
3.2 金刚石盐浴镀Cr的表面形貌
3.2.1 不同镀覆温度下金刚石颗粒界面层形貌
3.2.2 不同界面数金刚石镀层形貌
3.3 金刚石镀层性能分析与表征
3.3.1 镀层的物相及成分分析
3.3.2 界面的调控与镀层厚度的表征
3.4 本章小结
第四章 界面调控对复合材料组织结构及导热性能的影响
4.1 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料形貌的影响
4.1.1 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料组织形貌的影响
4.1.2 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料断面形貌的影响
4.2 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料形貌的影响
4.2.1 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料组织形貌的影响
4.2.2 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料断面形貌的影响
4.3 Diamond-Cr/Cu复合材料的界面结构
4.3.1 Diamond-Cr/Cu复合材料界面元素分布检测
4.3.2 Diamond-Cr/Cu复合材料界面物相成分分析
4.4 Diamond-Cr/Cu复合材料的致密度及热导率
4.4.1 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料致密度及热导率的影响
4.4.2 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料致密度及热导率的影响
4.5 本章小结
第五章 界面调控对复合材料导热性能影响的数值模拟研究
5.1 Diamond-Cr/Cu复合材料数值模拟基本假设
5.2 Diamond-Cr/Cu复合材料有限元模型及原理
5.3 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响
5.3.1 不同界面厚度Diamond-Cr/Cu复合材料的温度和热流密度分布图
5.3.2 不同界面厚度Diamond-Cr/Cu复合材料模拟结果分析
5.4 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响
5.4.1 不同颗粒大小的Diamond-Cr/Cu复合材料温度和热流密度分布图
5.4.2 不同界面面积的Diamond-Cr/Cu复合材料模拟结果分析
5.4.3 Diamond-Cr/Cu复合材料理论模型与实验对比分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
本文编号：3330626
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 电子封装材料及其发展趋势
1.3 金刚石表面金属化
1.3.1 金属与金刚石表面的浸润性
1.3.2 金刚石表面金属化原理
1.3.3 金刚石表面金属化分类
1.3.4 活性元素Cr的选择
1.4 金刚石/铜复合材料
1.4.1 金刚石/铜复合材料的制备方法
1.4.2 金刚石/铜复合材料的研究现状
1.5 有限元ANSYS分析概述
1.5.1 有限元ANSYS分析原理
1.5.2 有限元ANSYS分析的优点
1.5.3 金属复合材料热导性能的理论计算模型
1.6 本课题研究的内容及意义
1.6.1 课题研究的目的及意义
1.6.2 课题研究的主要内容
第二章 试验方法与表征
2.1 实验工艺流程
2.2 实验原料与设备
2.3 金刚石表面镀层的构建及复合材料的制备
2.3.1 金刚石表面盐浴镀Cr
2.3.2 Diamond-Cr/Cu复合材料的制备
2.4 组织、界面结构的表征
2.4.1 金刚石镀层厚度的表征
2.4.2 成分与微观结构的分析
2.4.3 Diamond-Cr/Cu复合材料的热导率测试
2.4.4 Diamond-Cr/Cu复合材料的致密度测试
2.5 ANSYS软件对金刚石/铜导热性能的数值模拟
第三章 金刚石界面生长机理及界面调控研究
3.1 金刚石表面盐浴镀Cr形成机理
3.2 金刚石盐浴镀Cr的表面形貌
3.2.1 不同镀覆温度下金刚石颗粒界面层形貌
3.2.2 不同界面数金刚石镀层形貌
3.3 金刚石镀层性能分析与表征
3.3.1 镀层的物相及成分分析
3.3.2 界面的调控与镀层厚度的表征
3.4 本章小结
第四章 界面调控对复合材料组织结构及导热性能的影响
4.1 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料形貌的影响
4.1.1 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料组织形貌的影响
4.1.2 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料断面形貌的影响
4.2 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料形貌的影响
4.2.1 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料组织形貌的影响
4.2.2 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料断面形貌的影响
4.3 Diamond-Cr/Cu复合材料的界面结构
4.3.1 Diamond-Cr/Cu复合材料界面元素分布检测
4.3.2 Diamond-Cr/Cu复合材料界面物相成分分析
4.4 Diamond-Cr/Cu复合材料的致密度及热导率
4.4.1 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料致密度及热导率的影响
4.4.2 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料致密度及热导率的影响
4.5 本章小结
第五章 界面调控对复合材料导热性能影响的数值模拟研究
5.1 Diamond-Cr/Cu复合材料数值模拟基本假设
5.2 Diamond-Cr/Cu复合材料有限元模型及原理
5.3 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响
5.3.1 不同界面厚度Diamond-Cr/Cu复合材料的温度和热流密度分布图
5.3.2 不同界面厚度Diamond-Cr/Cu复合材料模拟结果分析
5.4 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响
5.4.1 不同颗粒大小的Diamond-Cr/Cu复合材料温度和热流密度分布图
5.4.2 不同界面面积的Diamond-Cr/Cu复合材料模拟结果分析
5.4.3 Diamond-Cr/Cu复合材料理论模型与实验对比分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
本文编号：3330626
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