金刚石/铜复合材料界面优化与热性能研究

发布时间：2024-06-02 18:10

　　金刚石/铜复合材料是具有巨大潜力的先进封装材料之一,因其具有较高的热导率、较低的热膨胀系数及适中的密度而受到众多研究者的青睐。但因金刚石具有特殊的晶体结构与极强的化学惰性,很难与纯铜形成良好的界面结合。为了优化界面、得到综合性能优异的复合材料,揭示复合材料界面结合状态对其热性能的影响规律,本文通过磁控溅镀覆法对金刚石颗粒进行了Cr、W包覆层设计与调控,采用压力辅助熔渗法制备了金刚石/铜复合材料。系统研究了Cr、W包覆层的物相组成、厚度对复合材料界面结合与热导率的影响,采用XRD、SEM对包覆层、复合材料界面结构进行了表征,揭示了复合材料界面特性与热传导性能之间的关系,主要的研究结果如下:(1)金刚石颗粒表面采用磁控溅射镀覆的Cr、W包覆层均匀致密,通过调控沉积时间可以得到45-1100 nm的包覆层。对200 nm的Cr(300 nm的W)包覆金刚石经600℃-900℃(900℃-1200℃)退火后,包覆层的物相均由金属单质变成了碳化物,除此之外,Cr包覆层中还有氧化物生成,退火过程中两种包覆层表面未见开裂、脱落现象;低温退火处理时Cr、W包覆的金刚石存在选择性界面粘结现象,包覆层仅能...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1金刚石的晶体结构

硕士学位论文8个碳原子组成，室温下其晶格常数为0.3道与其相邻的4个碳原子构成共价单键。连接，其配位数为4，键角为109°28′，键长四面体。由于金刚石独特的结构，其上的碳部碳原子价电子都参与了共价键的形成，所。理想情况下，在金刚石{111}表面上的最外表面应存在两....

图1.2喷射沉积制备复合材料的示意图

图1.2喷射沉积制备复合材料的示意图[37]此方法是利用熔点比增强体低的金属或合金在熔融状的工艺，孔隙率即是基体填充的体积分数，熔渗可分压熔渗法一般制备润湿角小于90°(润湿性良好)的两内部的孔隙对金属熔体产生毛细管力将金属熔体吸入属熔点以上温度，通过施加机械压力或者惰性气....

图2.1实验工艺流程图

图2.1实验工艺流程图.2包覆层的制备采用自制的MIS800型多功能离子束磁控溅射复合镀膜仪完成金刚石表覆层的镀覆。该设备由四个考夫曼离子源、两个磁控靶、两个离子靶组离子源包括两个溅射离子源，一个中能注入离子源和一个低能辅助离子磁控靶可采用直流、脉冲、射频电源，而且靶基....

图3.1铬包覆层厚度与沉积时间的关系

金刚石/铜复合材料界面优化与热性能研究材，使其发生溅射而沉积在基体表面。其沉积速基距等有关，所以为了简化实验，本实验通过固不同沉积时间来获得不同铬包覆厚度的金刚石7.19g·cm-3，金刚石密度为3.52g·cm-3，代入估度与沉积时间的关系，如图3.1所示，从图中可....

本文编号：3987609