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文檔簡介
1、本文以電子封裝為應(yīng)用背景,采用無壓滲透法制備了SiC 顆粒體積分數(shù)為55%的SiCp/Al 復合材料,其所制備的試樣包括:四種SiC 顆粒粒徑(220μm、140μm、90μm 及70μm)、兩種SiC 顆粒形貌(不規(guī)則形狀及近球形)、四種基體合金(1060、ZL101A、ZL104 及ZL102)的SiCp/Al 復合材料;利用OM 及TEM對所制備的SiCp/Al 復合材料的微觀組織、界面特征進行了觀測分析;利用熱膨脹儀、閃光導熱儀
2、、電子力學實驗機等試驗設(shè)備測試了SiCp/Al 復合材料的熱物理性能及基本力學性能;通過Ansys 有限元軟件分析SiCp/Al 復合材料熱殘余應(yīng)力分布,采用XRD 測定復合材料的微觀殘余應(yīng)力,并分析熱殘余應(yīng)力對復合材料熱膨脹行為的影響。 研究結(jié)果表明:無壓滲透法可以制備出組織均勻、致密的高體積分數(shù)SiCp/Al復合材料;TEM觀察表明,SiC顆粒周圍的界面比較干凈、無明顯界面反應(yīng)產(chǎn)物; 較大及近球形的SiC顆粒、基體中
3、較多的Si元素、進行退火處理有助于降低SiCp/Al復合材料的熱膨脹系數(shù);較小及近球形的SiC顆粒、基體中合適的Si含量、進行退火處理有助于提高SiCp/Al復合材料的導熱性能;通過Ansys有限元計算,室溫時SiCP/Al復合材料存在較大熱殘余應(yīng)力,最大應(yīng)力分布在復合材料的界面處,基體合金中為拉應(yīng)力,增強體顆粒中為壓應(yīng)力;較小的SiC顆粒,基體中較多的Si元素,進行時效處理有助于提高SiCp/Al復合材料的硬度;較小的SiC顆粒,基體
4、中較少的Si元素,進行時效處理有助于提高SiCp/Al復合材料的抗彎強度;SEM斷口觀察表明:退火態(tài)與時效態(tài)復合材料SiC顆粒的微觀斷裂機制有所不同,退火態(tài)復合材料中SiC顆粒為解理斷裂,而時效態(tài)復合材料中SiC顆粒則在界面處與基體拔脫。 綜上所述:增強體為90μm 近球形的SiC 顆粒、基體為ZL101A、退火態(tài)的SiCP/Al 復合材料具有優(yōu)良的綜合熱物理性能及基本力學性能:其在25~200℃平均熱膨脹系數(shù)為8.4×10-6
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