具有特殊結構W-Cu復合材料的制備及其組織性能研究.pdf

1、W-Cu復合材料因具有高的導電、導熱及低的熱膨脹系數(shù)等，可作為熱沉材料并應用于大規(guī)模集成電路和大功率電子元器件中。隨著集成電路和電子元器件的高度集成化和大功率化，對W-Cu熱沉材料的性能提出了更高的要求。由于W和Cu之間的互不相溶性和熔點、密度的明顯差異，通過常規(guī)粉末冶金工藝所制備的W-Cu復合材料在組織和性能上仍存著一定的不足。近些年來，制備組織成分均勻、超細（納米）W-Cu復合粉體并在此基礎上制備新型的W-Cu復合材料成為W-Cu復

2、合材料領域的研究熱點之一。本碩士論文嘗試通過化學鍍的方法制備出具有包覆結構的W-Cu復合粉體，由此制備組織均勻的超細晶W-Cu復合材料;嘗試使用不同粉末粒度級配的W-Cu包覆粉體結合高溫液相燒結制備出梯度W-Cu復合材料，并考察了其組織、界面結構和物理力學性能與原料粉體特性及制備工藝的關系。通過本論文工作可以為高性能W-Cu熱沉材料的制備和組織性能研究提供理論和實驗積累。
　　本論文第二章以平均粒度為0.8μm的W粉為原料，采用化

3、學鍍法制備出具有包覆結構的W-10Cu復合粉體，經(jīng)模壓成形、燒結后得到W-10Cu復合材料，并對復合粉體的物相、形貌及復合材料的密度、微觀組織和物理力學性能等進行分析測定。實驗結果表明，所制備得W-Cu復合粉體具有良好的包覆結構，鍍Cu層均勻覆于W顆粒表面，復合粉體有良好的壓制性能和燒結活性，1400℃在H2氣氛中燒結120min后，燒結體的相對密度高于97.0％，具有均勻的組織結構，晶粒平均尺寸小于2μm。燒結體試樣的導電率高于35％

4、IACS，室溫熱導率可以達到192W/(m·K)，抗彎強度和硬度分別達963MPa和377HV，在25-800℃溫度范圍內熱膨脹系數(shù)為6.07-8.31×10-6K-1。
　　本論文第三章分別以兩種不同粒度的W粉為原料，采用化學鍍的方法分別制備了具有不同Cu含量兼有包覆結構的W-Cu復合粉體，通過梯度結構成分設計，疊層裝粉壓制、燒結制備了W-10Cu/W-20Cu/W-32Cu（質量分數(shù)）三層梯度W-Cu復合材料。嘗試通過在各層采

5、用不同粒度和Cu含量來調整各梯度層間由于燒結收縮率不同所導致的彎曲變形。實驗結果表明，通過粉末粒度級配調整，1350℃在H2氣氛中燒結120min后所獲得的梯度W-Cu復合材料形狀尺寸保持及梯度層間界面結合良好，復合材料的密度為15.18g/cm3，相對密度可以達到96.8％;燒結體具有良好的物理力學性能。其室溫熱導率為216W/(m·K)，介于封裝層（高W）和散熱層（高Cu）之間?？箯潖姸群陀捕入S著成分變化呈梯度變化，最大值的分別是1