SiCp/Al复合材料显微结构及热学性能研究

【摘要】：本文以电子封装为应用背景,采用无压熔渗法分别制备了不同界面显微结构、不同颗粒形貌、不同基体组织及不同相对密度的SiCp/Al复合材料。增强体颗粒的表面处理包括酸洗前处理,高温预氧化处理和高温氧化后酸洗处理,基体的选择包括1060、ZL102和5052合金。通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、研究复合材料界面显微结构、增强颗粒形貌、基体组织。通过能谱仪(EDS)分析复合材料界面处的元素分布。通过X射线衍射仪(XRD)分析不同状态下复合材料的物相构成。采用激光闪光导热仪测试不同显微结构下复合材料的热学性能。研究结果表明:随着氧化温度的升高SiC颗粒表面逐渐出现点状凸起物,随着温度的进一步升高,离散分布的氧化层逐渐生长密集。经1100℃氧化处理的SiC颗粒生成的SiO2层可以抑制有害界面反应的发生,而且1100℃4h处理生成的SiO2层刚好达到临界值,即在熔渗结束时,氧化层刚好被反应掉,1100℃6h处理后制备出的复合材料中还有保留的SiO2。从经前处理SiC颗粒制备的复合材料中萃取出的颗粒表面分布着短棒状的Al4C3,而经1100℃4h氧化后制备的复合材料中萃取出的颗粒表面主要是八面体形貌的MgAl2O4。高温氧化后酸洗能改变SiC颗粒的表面状态及形貌。以1060和5052为基体,经前处理SiC颗粒为增强体制备的复合材料有Al4C3生成,而以ZL102为基体制备的复合材料中没有发现Al4C3相。经氧化处理后的SiC颗粒制备出的复合材料的相对密度都要比经前处理后制备出的要高,并且以无压熔渗法制备出的复合材料的相对密度都在95%以上。在界面显微结构方面,1100℃4h处理制备出的SiCp/5052Al复合材料的热学性能较高。颗粒形貌方面,高温氧化后酸洗,SiC颗粒尖角钝化制备的SiCp/ZL102Al复合材料热学性能要好。基体组织方面,基体组织为1060制备出的复合材料热学性能高于另外两种基体制备的。相对密度方面,以1060和ZL102为基体制备的复合材料热学性能相对较低,以5052为基体制备的复合材料热学性能相对较高。
【关键词】：电子封装 SiCp/Al复合材料 SiC颗粒氧化 显微结构 热学性能
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB333