Cu-B/diamond复合材料的制备、结构与性能
发布时间：2021-09-03 23:01
随着电子信息技术的快速发展,电子元器件的小型化和高度集成化引起电子设备的热流密度迅速增加,传统的电子封装散热材料已经很难保证大规模集成电路、半导体激光器、相控阵天线等高功率器件运行的安全性和可靠性,因此亟需开发新一代的电子封装散热材料。金刚石颗粒增强铜基（Cu/diamond）复合材料由于其优异的热物理性能、良好的力学性能和相对较低的密度等特点,是新一代电子封装散热材料的研究热点。Cu/diamond复合材料的界面结合状态直接决定复合材料的热物理性能和力学性能,界面结构的裁剪设计是提升复合材料性能的有效方式。目前,研究者主要关注如何在Cu/diamond界面处引入碳化物提高复合材料的热物理性能,然而缺乏Cu/diamond复合材料的界面微观组织的深入表征和分析,因此界面碳化物的形成机制还不清楚,复合材料界面结构对热物理性能、力学性能和热循环性能的作用机理尚未明确。本文采用铜硼基体合金化和气体压力浸渗技术制备不同硼含量的Cu-B/diamond复合材料,通过聚焦离子束刻蚀系统（FIB）、透射电子显微镜（TEM）和扫描透射电子显微镜（STEM）等方法系统研究Cu-B/diamond复合材料...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?（ａ）金刚石和（ｂ）石墨的晶体结构??
?北京科技大学博士学位论文???得金刚石颗粒不能很好地发挥自身优异的性能。??（１）粉末冶金法（Ｐｏｗｄｅｒ?ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＰＭ）??粉末冶金法【８６＿８８１是将金属基体粉末和增强相颗粒以一定的比例混合，然??后放入特定的模具中以干压或注射等方法制备预坯体，最后将预坯体放入保??护气氛中烧结成金属基复合材料的一种工艺技术，图２－２为粉末冶金法的制??备流程图。该技术的主要优点是：金属基体粉末和增强相颗粒有相对较宽的??选择范围，并且任意调整两者的体积分数比例达到精确控制复合材料性能的??目的，该方法可以实现近净成形。该技术的不足之处是：工序繁多，工艺复??杂，复合材料致密度不高，很难制备形状复杂、增强体体积分数较高的复合??材料。??ｉ，?｜??圓麗卜—??＊?［ｈａ??图２－２粉末冶金法制备流程示意图丨８＊］??（２）真空热压烧结（Ｖａｃｕｕｍ?ｈｏｔ－ｐｒｅｓｓｉｎｇ，ＶＨＰ）??真空热压烧结［８９＿９１］是指将松散的粉末放置于规定形状的石墨模具中或对??己经成型的粉末压坯烧结，并且在烧结过程中施加单向或多向载荷，图２－３??为真空热压烧结炉。热压烧结的主要特点是：粉料在热压时处于热塑性状态，??使得形变阻力变小而易于塑性流动，同时加热加压促进粉末颗粒的接触、扩??散和流动，可以降低烧结温度和缩短烧结时间，获得接近理论密度的烧坯体。??此外，在真空烧结过程中，炉内保持真空状态一方面是为了降低烧结温度，??另一方面是为了防止样品在空气中烧结产生氧化。??－１１?－??
?Ｃｕ－Ｂ／ｄｉａｍｏｎｄ复合材料的制备、结构与性能???■闕１｜??■＂ｓｕｐｐ〇ｒｔ＇ｒａ？??图２－３典型的真空热压炉％??（ａ）实物图；（ｂ）示意图??（３）放电等离子烧结（Ｓｐａｒｋ?ｐｌａｓｍａ?ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＳＰＳ）??放电等离子烧结［９Ｍ４］是近年来发展起来的一种新型的快速烧结技术，图??２－４是放电等离子烧结系统示意图ＭＩ。该技术和传统粉末冶金方法的最大区??别是，它通过特殊电源控制装置发生的ＯＮ－ＯＦＦ直流脉冲电源对粉体材料进??行加热烧结，在放电等离子烧结过程中，除了通常放电所引起的烧结作用外，??还有效利用脉冲放电初期粉体间产生的瞬间高温等离子体放电来促进烧结，??可以在短时间内获得高致密化的复合材料。放电等离子烧结具有加热均匀、??升温速度快、烧结时间短的优点，可用于低温、高压（５００？１０００ＭＰａ）烧结??或者低压（２０？３０?ＭＰａ）、高温（１２７３？２２７３?Ｋ）烧结，有利于控制烧结体的??组织结构，能够获得致密性高的样品。ＳＰＳ技术的缺点是很难制备形状复杂、??增强体体积分数较高的复合材料。??客?一???１??Ｕｐｐｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?—Ｏｉｌ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ＾！??ｒＴｌ??■?Ｐｏｗｄｅｒ?Ｗ??Ｌｏｗｅｒ?ｒ?ｔ?＾??ｐｕｎｃｈ?Ｉｑ?????丁ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??Ｖａｃｕｕｍ?？?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ??Ｃｕｒｒｅｎｔ－ｖｏｌｔａｇｅ??．二■疆?…二?Ｖａｃｕｕｍ??Ｌｏｗｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?—Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ??■＊？＞???＾????图２－４放
本文编号：3382038
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?（ａ）金刚石和（ｂ）石墨的晶体结构??
?北京科技大学博士学位论文???得金刚石颗粒不能很好地发挥自身优异的性能。??（１）粉末冶金法（Ｐｏｗｄｅｒ?ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＰＭ）??粉末冶金法【８６＿８８１是将金属基体粉末和增强相颗粒以一定的比例混合，然??后放入特定的模具中以干压或注射等方法制备预坯体，最后将预坯体放入保??护气氛中烧结成金属基复合材料的一种工艺技术，图２－２为粉末冶金法的制??备流程图。该技术的主要优点是：金属基体粉末和增强相颗粒有相对较宽的??选择范围，并且任意调整两者的体积分数比例达到精确控制复合材料性能的??目的，该方法可以实现近净成形。该技术的不足之处是：工序繁多，工艺复??杂，复合材料致密度不高，很难制备形状复杂、增强体体积分数较高的复合??材料。??ｉ，?｜??圓麗卜—??＊?［ｈａ??图２－２粉末冶金法制备流程示意图丨８＊］??（２）真空热压烧结（Ｖａｃｕｕｍ?ｈｏｔ－ｐｒｅｓｓｉｎｇ，ＶＨＰ）??真空热压烧结［８９＿９１］是指将松散的粉末放置于规定形状的石墨模具中或对??己经成型的粉末压坯烧结，并且在烧结过程中施加单向或多向载荷，图２－３??为真空热压烧结炉。热压烧结的主要特点是：粉料在热压时处于热塑性状态，??使得形变阻力变小而易于塑性流动，同时加热加压促进粉末颗粒的接触、扩??散和流动，可以降低烧结温度和缩短烧结时间，获得接近理论密度的烧坯体。??此外，在真空烧结过程中，炉内保持真空状态一方面是为了降低烧结温度，??另一方面是为了防止样品在空气中烧结产生氧化。??－１１?－??
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