直热法粉末触变成形SiCp/Al复合材料的工艺及性能研究

发布时间：2021-10-21 00:56

　　高体积分数SiCp/Al复合材料与传统电子封装材料相比,具有优异的热物理性能及力学性能,不仅在航空航天、军事、汽车制造等方面得应用较广泛,而且能满足IGBT基板等材料的使用要求,成为目前复合材料的研究热点。本文采用粉末冶金及触变成形相结合的技术即直热法粉末触变成形技术制备IGBT基板用的SiCp/Al复合材料,通过微观组织分析、密度、热物理性能、力学性能等测试,研究制备工艺参数、SiC体积分数及SiC颗粒配比对复合材料的热物理性能及力学性能的影响规律。本论文以IGBT基板材料为研究背景,通过SiC颗粒预处理、混粉粉末触变成形等工艺制备基板用高体积分数SiCp/Al复合材料。先通过正交实验确定最佳制备工艺参数；后通过单因素实验研究制备工艺参数（烧结温度、加压时间、撤压后保温时间）对复合材料微观组织及致密度的影响；再对复合材料热膨胀系数、热导率及抗折强度等性能进行检测,考察制备工艺参数（主要是烧结温度及加压时间）、SiC体积分数及SiC颗粒配比对复合材料的热膨胀系数、热导率及抗折强度的影响规律。研究结果表明：烧结温度600℃,加压时间4min,撤压后保温时间2min时,此工艺条件下制备的复... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 IGBT基板材料
        1.2.1 IGBT基板简介
        1.2.2 常用IGBT基板简介
        1.2.3 IGBT基板的应用
        1.2.4 SiCp/Al复合材料基板
    1.3 SiCp/Al复合材料的研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 复合材料的制备方法
        1.4.1 粉末冶金法
        1.4.2 放电等离子烧结
        1.4.3 压力浸渗法
        1.4.4 无压浸渗法
        1.4.5 复合材料制备方法比较
    1.5 直热法粉末触变成形技术
    1.6 课题研究意义及内容
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 研究内容
第2章 实验过程与方法
    2.1 实验原材料
        2.1.1 增强体SiC颗粒的选择
        2.1.2 基体Al合金的选择
    2.2 实验方案与流程
        2.2.1 实验方案
        2.2.2 实验流程
    2.3 复合材料的制备
        2.3.1 SiC粒径配比
        2.3.2 SiC颗粒的预处理
        2.3.3 复合材料的混料工艺
        2.3.4 复合材料的具体制备
    2.4 实验设备
    2.5 检测方法及手段
        2.5.1 密度测试
        2.5.2 致密度
        2.5.3 力学性能测试
        2.5.4 热物理性能测试
        2.5.5 微观组织观察与检测
第3章 SiCp/Al复合材料制备工艺的研究
    3.1 电流调节机制探索
    3.2 复合材料烧结过程中电阻变化
    3.3 最佳制备工艺参数的确定
    3.4 烧结温度的影响
        3.4.1 烧结温度对微观组织的影响
        3.4.2 烧结温度对致密度的影响
    3.5 加压时间的影响
        3.5.1 加压时间对微观组织的影响
        3.5.2 加压时间对致密度的影响
    3.6 撤压后保温时间的影响
    3.7 本章小结
第4章 SiCp/Al复合材料热物理性能的研究
    4.1 热膨胀系数(CTE)
        4.1.1 烧结温度的影响
        4.1.2 SiC体积分数的影响
        4.1.3 SiC颗粒配比的影响
    4.2 热导率(TC)
        4.2.1 烧结温度的影响
        4.2.2 SiC体积分数的影响
        4.2.3 SiC颗粒配比的影响
    4.3 本章小结
第5章 SiCp/Al复合材料的力学性能
    5.1 复合材料抗折强度
    5.2 复合材料断裂机制
    5.3 烧结温度的影响
    5.4 SiC体积分数的影响
    5.5 SiC颗粒配比的影响
    5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能SiC增强Al基复合材料的显微组织和热性能[J]. 刘玫潭,蔡旭升,李国强.  中国有色金属学报. 2013(04)
[2]SiC陶瓷非球面磨削工艺实验研究[J]. 李春慧,栾殿荣,刘立飞,张飞虎,陈江,张勇.  金刚石与磨料磨具工程. 2012(05)
[3]IGBT应用从工业领域走向消费电子[J]. 张煜.  集成电路应用. 2011(07)
[4]放电等离子烧结制备高导热SiCP/Al电子封装材料[J]. 尹法章,郭宏,贾成厂,张习敏,张永忠.  复合材料学报. 2010(01)
[5]SiCp/Al复合材料抗弯性能研究[J]. 张建云,邹晋,周贤良,华小珍.  功能材料. 2008(04)
[6]金刚石/铜复合材料热导率研究[J]. 马双彦,王恩泽,鲁伟员,王鑫.  热加工工艺. 2008(04)
[7]高SiCp或高Si含量电子封装材料研究进展[J]. 钟鼓,吴树森,万里.  材料导报. 2008(02)
[8]放电等离子烧结技术[J]. 白玲,葛昌纯,沈卫平.  粉末冶金技术. 2007(03)
[9]电子封装用高体积分数SiCp／Al复合材料的制备[J]. 任淑彬,何新波,曲选辉,叶斌.  北京科技大学学报. 2006(05)
[10]AlSiC电子封装材料及构件研究进展[J]. 熊德赣,程辉,刘希从,赵恂,鲍小恒,杨盛良,堵永国.  材料导报. 2006(03)

硕士论文
[1]电子封装用SiCp/Al-Si复合材料的组织观察及性能研究[D]. 陈成.山东大学 2012
[2]固态复合法制备铝基复合材料及成型研究[D]. 袁学良.沈阳理工大学 2011
[3]电子封装SiCp/Al复合材料热导率研究[D]. 邹爱华.南昌航空工业学院 2007
[4]气压浸渗法制备Al/SiCp电子封装材料的研究[D]. 闫庆.西北工业大学 2006
[5]无压浸渗制备Al/SiCp电子封装材料的结构与性能[D]. 梁建芳.西北工业大学 2006



本文编号：3447929