高体积分数金刚石/铝复合材料的制备与性能研究
发布时间：2022-12-07 07:09
高体积分数金刚石／铝复合材料具有高热导率,热膨胀系数可调,低密度等优点,是非常理想的新一代电子封装材料。本文为解决其易粉化失效,采用金刚石表面金属化和基体合金化两种方法来压力熔渗制备复合材料。本文对模压成形制备多孔金刚石预成形坯、再通过对金刚石表面金属化镀钛和对铝基体添加（0-40wt.%） Si两种方法分别压力熔渗制备复合材料等工艺进行了研究,探寻了其最佳工艺参数,并研究在不同工艺条件下金刚石／铝复合材料的导热性能、热膨胀行为,抗弯性能及微观组织和界面结合的变化规律,并提出具有中间过渡层的金刚石／铝复合材料界面热阻的计算方法,对比了两种方法制备的复合材料的界面热导和最终性能。研究表明：制备多孔金刚石坯体所用粘结剂的最佳配比组成为60wt.%石蜡（PW）、15wt.%高密度聚乙烯（HDPE）,15wt.%聚丙烯（PP）和10wt%硬脂酸（SA）。采用单一粒径100μm和粒径搭配100μm:40μm=3:1的金刚石粉末,所能达到的最大金刚石固相含量分别为63%和67%。金刚石坯体的热脱脂最高温度为4300C,脱脂总时间在12-14小时之间,坯体强度高于7.7 MPa,收缩率小于2%,满足...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 文献综述和选题意义
1.1 绪论
1.2 电子封装材料
1.3 电子封装用金刚石复合材料研究进展
1.4 高导热金刚/铝复合材料
1.5 金刚石性质研究
1.5.1 金刚石简介
1.5.2 金刚石的导热性能
1.5.3 金刚石热稳定性研究
1.5.4 金刚石/铝复合材料中界面导热的各向异性
1.6 电子封装用金刚石/铝复合材料制备方法
1.6.1 粉末冶金法
1.6.2 液相法
1.6.3 预制件的制备
1.7 金刚石/铝复合材料界面设计
1.7.1 金刚石/铝复合材料的导热原理
1.7.2 基体金属铝合金化
1.7.3 金刚石表面金属化
1.7.4 金刚石/铝复合材料导热的理论计算
1.8 选题背景及意义
2 研究内容及技术路线
2.1 实验内容与研究方法
2.1.1 多孔金刚石预成形坯体制备工艺研究
2.1.2 工艺参数对复合材料相对密度、性能的影响规律
2.1.3 金刚石与铝基体的界面设计
2.1.4 金刚石/铝复合材料界面热阻的研究
2.2 技术路线
2.3 实验原料
2.4 压力熔渗示意图与模具设计
2.5 复合材料性能表征方法
2.5.1 相对密度的测量
2.5.2 热稳定性分析
2.5.3 热导率测量
2.5.4 热膨胀系数测量
2.5.5 抗弯强度测量
2.5.6 显微组织与物相分析
3 熔渗铝用多孔金刚石坯体的工艺研究
3.1 粘结剂的选择
3.2 多孔金刚石坯体制备工艺
3.2.1 金刚石的最大堆积密度
3.2.2 多孔金刚石坯体脱脂工艺
3.3 多孔金刚石坯体性能研究
3.3.1 多孔金刚石坯体强度和收缩率
3.3.2 多孔金刚石坯体的孔隙度
3.4 本章小结
4 压力熔渗金刚石/铝复合材料
4.1 镀层对压力熔渗复合材料致密行为的影响
4.2 铝合金对压力熔渗复合材料致密行为的影响
4.3 金刚石粒径对压力熔渗复合材料致密行为的影响
4.4 金刚石石墨化研究
4.5 本章小结
5 金刚石/铝复合材料的界面研究
5.1 金刚石/铝复合材料的界面反应
5.2 镀钛金刚石/铝复合材料的界面结构
5.3 金刚石/Al-Si复合材料的界面结构
5.4 金刚石/铝复合材料的界面导热
5.4.1 金刚石的导热率
5.4.2 金刚石/铝复合材料过渡层界面导热理论计算
5.5 本章小结
6 金刚石/铝复合材料的性能
6.1 金刚石/铝复合材料热导率分析
6.1.1 镀层对复合材料热导率的影响
6.1.2 铝合金对复合材料热导率的影响
6.1.3 金刚石体积分数及粒径对复合材料热导率的影响
6.2 金刚石/铝复合材料的热膨胀系数分析
6.2.1 镀层和铝合金对复合材料热膨胀系数的影响
6.2.2 金刚石体积分数及粒径对复合材料热膨胀系数的影响
6.3 金刚石/铝复合材料的抗弯性能分析
6.3.1 镀层和铝合金对复合材料抗弯强度的影响
6.3.2 金刚石体积分数及粒径对复合材料抗弯强度的影响
6.4 复合材料零件
6.5 本章小结
7 结论
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
本文编号：3712459
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 文献综述和选题意义
1.1 绪论
1.2 电子封装材料
1.3 电子封装用金刚石复合材料研究进展
1.4 高导热金刚/铝复合材料
1.5 金刚石性质研究
1.5.1 金刚石简介
1.5.2 金刚石的导热性能
1.5.3 金刚石热稳定性研究
1.5.4 金刚石/铝复合材料中界面导热的各向异性
1.6 电子封装用金刚石/铝复合材料制备方法
1.6.1 粉末冶金法
1.6.2 液相法
1.6.3 预制件的制备
1.7 金刚石/铝复合材料界面设计
1.7.1 金刚石/铝复合材料的导热原理
1.7.2 基体金属铝合金化
1.7.3 金刚石表面金属化
1.7.4 金刚石/铝复合材料导热的理论计算
1.8 选题背景及意义
2 研究内容及技术路线
2.1 实验内容与研究方法
2.1.1 多孔金刚石预成形坯体制备工艺研究
2.1.2 工艺参数对复合材料相对密度、性能的影响规律
2.1.3 金刚石与铝基体的界面设计
2.1.4 金刚石/铝复合材料界面热阻的研究
2.2 技术路线
2.3 实验原料
2.4 压力熔渗示意图与模具设计
2.5 复合材料性能表征方法
2.5.1 相对密度的测量
2.5.2 热稳定性分析
2.5.3 热导率测量
2.5.4 热膨胀系数测量
2.5.5 抗弯强度测量
2.5.6 显微组织与物相分析
3 熔渗铝用多孔金刚石坯体的工艺研究
3.1 粘结剂的选择
3.2 多孔金刚石坯体制备工艺
3.2.1 金刚石的最大堆积密度
3.2.2 多孔金刚石坯体脱脂工艺
3.3 多孔金刚石坯体性能研究
3.3.1 多孔金刚石坯体强度和收缩率
3.3.2 多孔金刚石坯体的孔隙度
3.4 本章小结
4 压力熔渗金刚石/铝复合材料
4.1 镀层对压力熔渗复合材料致密行为的影响
4.2 铝合金对压力熔渗复合材料致密行为的影响
4.3 金刚石粒径对压力熔渗复合材料致密行为的影响
4.4 金刚石石墨化研究
4.5 本章小结
5 金刚石/铝复合材料的界面研究
5.1 金刚石/铝复合材料的界面反应
5.2 镀钛金刚石/铝复合材料的界面结构
5.3 金刚石/Al-Si复合材料的界面结构
5.4 金刚石/铝复合材料的界面导热
5.4.1 金刚石的导热率
5.4.2 金刚石/铝复合材料过渡层界面导热理论计算
5.5 本章小结
6 金刚石/铝复合材料的性能
6.1 金刚石/铝复合材料热导率分析
6.1.1 镀层对复合材料热导率的影响
6.1.2 铝合金对复合材料热导率的影响
6.1.3 金刚石体积分数及粒径对复合材料热导率的影响
6.2 金刚石/铝复合材料的热膨胀系数分析
6.2.1 镀层和铝合金对复合材料热膨胀系数的影响
6.2.2 金刚石体积分数及粒径对复合材料热膨胀系数的影响
6.3 金刚石/铝复合材料的抗弯性能分析
6.3.1 镀层和铝合金对复合材料抗弯强度的影响
6.3.2 金刚石体积分数及粒径对复合材料抗弯强度的影响
6.4 复合材料零件
6.5 本章小结
7 结论
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
本文编号：3712459
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