SiCp/Cu复合材料组织与性能研究
【摘要】:本文以电子封装为应用背景,采用挤压铸造法制备了增强体体积分数为55%,颗粒粒径分别为10μm、20μm 和63μm 的SiCp/Cu 复合材料。利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜对复合材料的微观组织特征进行了研究,利用分析天平、热膨胀测试仪、热导率测试仪、布氏硬度和三点弯曲等多种手段测试了复合材料的物理性能和力学性能,并分析了相关的影响因素。
采用挤压铸造法制备了高致密的SiCp/Cu 复合材料,其中,颗粒粒径为63μm 的SiCp/Cu 复合材料致密度达到97.8%,高于国内同类材料水平。复合材料组织均匀、致密;透射组织观察表明,SiC 颗粒中存在大量层错,基体中的缺陷以位错为主;SiC-Cu 界面存在界面反应,分析表明, SiC 在高温下分解为游离态的碳和Si,后者固溶进基体铜中形成一种新的CuSi 固溶物;碳在铜基体内部析出且呈颗粒状分布。
本文中,10μmSiCp/Cu 复合材料的平均线膨胀系数(20~100 ℃)达到8.54×10-6/℃,满足电子封装使用性能要求;随着SiC 颗粒尺寸的减小,复合材料的热膨胀系数降低;退火处理后材料的热膨胀系数小于铸态材料。复合材料的热导率随着SiC 颗粒尺寸的增加而增大,这和SiC-Cu 界面热阻有关。研究表明,颗粒尺寸的减小带来了相对多的界面,增加了界面热阻的影响;退火处理对复合材料导热率的影响不大。
复合材料具有较优异的力学性能,随着SiC 颗粒尺寸减小,复合材料的硬度、三点弯曲强度和弹性模量逐渐增加。退火处理后复合材料的三点弯曲强度较铸态时略有下降,但弹性模量变化不明显。SEM 断口观察表明,颗粒存在破碎和剥离现象,基体中有少量的韧窝和撕裂棱,材料的断裂方式整体表现为脆断。
|
|
|
|
1 |
朱建华;刘磊;赵海军;沈彬;胡文彬;;电铸nano-Al_2O_3/Cu复合材料的组织与性能[J];复合材料学报;2006年04期 |
2 |
孙淼;郝斌;刘克明;杨滨;;原位Al_2O_3颗粒增强铜基复合材料的制备及微观组织[J];金属热处理;2006年S1期 |
3 |
李晓延,严永长;电子封装焊点可靠性及寿命预测方法[J];机械强度;2005年04期 |
4 |
陈国钦;修子扬;朱德智;张强;武高辉;;热处理对高体积分数SiCp/Cu热膨胀性能的影响[J];材料热处理学报;2009年02期 |
5 |
朱建华;刘磊;赵海军;沈彬;胡文彬;;纳米碳化硅增强铜基复合材料的组织及其磨损性能[J];机械工程材料;2006年10期 |
6 |
刘如铁,李溪滨;颗粒增强铜基热沉复合材料的研制[J];材料科学与工程;2002年04期 |
7 |
武高辉;修子扬;张强;宋美慧;朱德志;;一种环保型电子封装用复合材料[J];红外与激光工程;2006年S5期 |
8 |
杨争;田保红;代永强;刘勇;;混合稀土对Cu-Al合金薄板内氧化组织和性能的影响[J];热加工工艺;2009年18期 |
9 |
武高辉;修子扬;孙东立;张强;宋美慧;;环保型电子封装用Sip/Al复合材料性能研究[J];材料科学与工艺;2006年03期 |
10 |
秦改元;;颗粒增强铜基复合材料的发展[J];价值工程;2011年25期 |
11 |
张强,孙东立,武高辉;电子封装基片材料研究进展[J];材料科学与工艺;2000年04期 |
12 |
郭伟凯;电子封装用环氧树脂凸现商机[J];工程塑料应用;2003年05期 |
13 |
刘涛;郦剑;凌国平;范景莲;;颗粒增强铜基复合材料研究进展[J];材料导报;2004年04期 |
14 |
许少凡,李政,何远程,王成福;碳纤维对镀铜石墨-铜基复合材料组织与性能的影响[J];矿冶工程;2005年01期 |
15 |
田冲,陈桂云,杨林,赵九洲,张永昌;喷射沉积新型电子封装用70%Si-Al材料的研究[J];粉末冶金技术;2005年02期 |
16 |
张剑平;张萌;艾云龙;;TiB_2在原位反应制备铜基复合材料中的应用现状[J];特种铸造及有色合金;2008年07期 |
17 |
宣守蓉;范鲁海;;弥散强化铜基复合材料的现状与发展[J];梅山科技;2009年01期 |
18 |
湛永钟,张国定,蔡宏伟;高导电耐磨铜基复合材料的研究[J];机械工程材料;2003年11期 |
19 |
朱治愿,谢春生,王效莲,陈上清;TiB_2颗粒增强Cu-Cr基复合材料制备工艺及性能[J];武汉船舶职业技术学院学报;2004年04期 |
20 |
丁俭,赵乃勤,师春生,何春年;纳米相增强铜基复合材料制备技术的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2005年05期 |
|