镀钛金刚石增强玻璃基复合材料的性能

现代电子封装迫切需要开发新型高导热陶瓷(玻璃)基复合材料.本文在对镀钛金刚石进行镀铜和控制氧化的基础上,利用放电等离子烧结方法制备了金刚石增强玻璃基复合材料,并观察了其微观形貌和界面结合情况,测定了复合材料的热导率和热膨胀系数.实验结果表明:复合材料微观组织均匀,Ti/金刚石界面是复合材料中结合最弱的界面,复合材料的热导率随着金刚石粒径和含量的增大而增加,而热膨胀系数随着金刚石含量的增加而降低.当金刚石粒径为100μm、体积分数为70%时,复合材料热导率最高达到了40.2W·m-1·K-1,热膨胀系数为3.3×10-6K-1,满足电子封装材料的要求.     

镀层对金刚石/玻璃复合材料性能的影响

为满足现代电子工业日益增长的散热需求,急需研究和开发新型高导热陶瓷(玻璃)基复合材料,而改善复合材料中增强相与基体的界面结合状况是提高复合材料热导率的重要途径.本文在对金刚石和镀Cr金刚石进行镀Cu和控制氧化的基础上,利用放电等离子烧结方法制备了不同的金刚石增强玻璃基复合材料,并观察了其微观形貌和界面结合状况,测定了复合材料的热导率.实验结果表明:复合材料中金刚石颗粒均匀分布于玻璃基体中,Cu/金刚石界面和Cr/Cu界面分别是两种复合材料中结合最弱的界面;复合材料的热导率随着金刚石体积分数的增加而增加;金刚石/玻璃复合材料的热导率随着镀Cu层厚度的增加而降低,由于镀Cr层实现了与金刚石的化学结合以及Cr在Cu层中的扩散,镀Cr金刚石/玻璃复合材料的热导率随着镀Cu层厚度的增加而增加.当金刚石粒径为100μm、体积分数为70%及镀Cu层厚度为约1.59μm时,复合材料的热导率最高达到约91.0 W·m-1·K-1.     

SPS工艺对CuCr/CNTs复合材料组织性能的影响

放电等离子烧结（SPS）工艺可以实现快速烧结成型,且制备出的复合材料致密度高、硬度高、导电和导热性能好、晶粒尺寸均匀.在采用化学气相沉积（CVD）法原位合成分布均匀的CuCr/CNTs复合粉末的基础上,运用不同的SPS工艺制备CuCr/CNTs复合材料.利用扫描电子显微镜、偏光显微镜、数字金属导电率测试仪、微拉伸试验机、显微硬度计等对其组织性能进行表征.结果表明,当烧结温度为750 ℃,烧结压力为45 MPa,烧结时间为10 min,升温速率为80 ℃/min时,制备的CuCr/CNTs复合材料的组织和性能较佳,导电率、硬度和抗拉强度分别为86.8%IACS、95.8（HV）、178 MPa.     

金刚石/铜复合材料镀镍工艺的优化

在金刚石／铜复合材料表面通过化学镀镍获得了性能良好的镀层．采用真空钎焊,对各镀层进行焊接热处理,比较几种不同镀镍工艺的镀层性能,包括电镀以及两种不同配方的化学镀,测试各镀层在焊接热处理后的结合强度和耐蚀性等,用扫描电镜观察各镀层焊接前后的表面形貌,并用X射线衍射分析镀层的相结构．结果表明：用柠檬酸钠作络合剂的化学镀层,经过焊接热处理以后,镀层的耐高温性、结合强度以及耐蚀性等性能都要明显好于用丁二酸作络合剂的化学镀层和电镀层．     

放电等离子烧结Nb/Nb5Si3原位复合材料

以Nb，Si粉末为原料，采用放电等离子烧结（SPS）技术，原位合成了密实的Nb／NbsSi3复合材料．利用扫描电镜（SEM）、电子探针微区分析（EPMA）和X射线衍射（XRD）等手段对材料的组织结构进行了分析，并探讨了材料的结构形成机理．结果表明，合成的材料由近球状的Nb颗粒与Nb-Nb5S3共晶组织组成；SPS过程中产生的放电等离子体使Si粉及Nb颗粒的表面熔化，熔融的Nb和Si在冷却过程中发生共晶反应而形成Nb-NbsSi3共晶体，而未反应完的Nb颗粒则均匀分布在共晶组织中．     

Cu/Ti3 AIC2复合材料的耐磨性研究

以元素单质粉Ti,Al,C,Cu为原料,采用机械合金化和放电等离子烧结(SPS),成功制备了Cu/Ti3AlC2复合材料块体,并对其进行了组织性能分析.实验结果表明:采用SPS烧结技术制备的Cu/Ti3AIC2复合材料,随着Ti3AIC2含量的增加,其显微硬度逐渐提高,相同烧结工艺条件下(900℃烧结,保温20 rain)添加15vol%Ti3AlC2复合材料的硬度比纯Cu提高近2倍;添加适量的Ti3AlC2可显著提高复合材料的耐磨性,当复合材料中含5vol%Ti3AlC2时,磨损量降低30%以上.     

金刚石/硅复合材料的制备和导热性能

为探索新型热沉用散热材料,采用高温高压方法烧结制备了金刚石/硅复合材料,并研究了金刚石大小粒度混粉、金刚石含量、渗硅工艺以及金刚石表面镀钛对复合材料的致密度和导热性能的影响.结果表明:在大粒度金刚石粉中掺入小粒度金刚石粉、渗硅和金刚石表面镀钛处理都可提高金刚石/硅复合材料的致密度和热导率;随着金刚石含量增大,复合材料热导率提高;其中75/63μm镀钛金刚石颗粒与40/7μm金刚石颗粒的混粉,当混粉质量分数为95%时,在4～5GPa、1400℃高温高压渗硅烧结,金刚石/硅复合材料的热导率可高达468.3W·m-1·K-1.     

封装SiCp/Cu复合材料组织性能研究

采用粉末冶金法制备SiC体积分数分别为20%、35%、50%的SiCp/Cu复合材料,并采用扫描电镜、热膨胀仪、热分析仪、洛氏硬度计等对其显微组织、热物理性能和力学性能进行表征。结果表明,随着SiCP含量升高,偏聚现象趋于明显,SiCp/Cu复合材料热导率减小,分别为167、145、130W/m·K,SiCp/Cu复合材料热膨胀系数分别为10.2×10-6、8.6×10-6、9.6×10-6 K-1,呈先减小后增大趋势;在SiCp/Cu复合材料中,当SiC体积分数小于35%时,其硬度值变化取决于SiCp含量,当SiC体积分数大于35%时,其硬度值取决于致密度。     

封装SiCp/Cu复合材料组织性能研究

采用粉末冶金法制备SiC体积分数分别为20％、35％、50％的SiCp/Cu复合材料,并采用扫描电镜、热膨胀仪、热分析仪、洛氏硬度计等对其显微组织、热物理性能和力学性能进行表征.结果表明,随着SiCp含量升高,偏聚现象趋于明显,SiCp/Cu复合材料热导率减小,分别为167、145、130 W/m·K,SiCp/Cu复合材料热膨胀系数分别为10.2×10-6、8.6×10-6、9.6×10-6 K-1,呈先减小后增大趋势;在SiCp/Cu复合材料中,当SiC体积分数小于35％时,其硬度值变化取决于SiCp含量,当SiC体积分数大于35％时,其硬度值取决于致密度.     

放电等离子烧结制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料

选用单质粉(Ti,Si,C,Al)为原料,采用机械合金化法制备含有Ti3SiC2和TiC的混合粉体,然后将Ti3SiC2,TiC和Cu的混合粉体进行放电等离子烧结,以制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,并对其组织耐磨性进行了研究。实验结果表明,放电等离子烧结可制备致密的Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,复合材料的显微硬度随强化相(Ti3SiC2-TiC)掺加量的增加显著提高,当强化相掺加量为20 vol%时,复合材料的硬度值达1.58 GPa。Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料的耐磨性随强化相含量增加显著提高,当强化相掺入量为20 vol%时,复合材料的耐磨性为纯Cu的4倍。     

Effect of sintering on the relative density of Cr-coated diamond/Cu composites prepared by spark plasma sintering

Cr-coated diamond/Cu composites were prepared by spark plasma sintering. The effects of sintering pressure, sintering temperature, sintering duration, and Cu powder particle size on the relative density and thermal conductivity of the composites were investigated in this paper. The influence of these parameters on the properties and microstructures of the composites was also discussed. The results show that the relative density of Cr-coated diamond/Cu reaches ~100% when the composite is gradually compressed to 30 MPa during the heating process. The densification temperature increases from 880 to 915℃ when the diamond content is increased from 45vol% to 60vol%. The densification temperature does not increase further when the content reaches 65vol%. Cu powder particles in larger size are beneficial for increasing the relative density of the composite.     

Graphene-reinforced aluminum matrix composites prepared by spark plasma sintering

Graphene-reinforced 7055 aluminum alloy composites with different contents of graphene were prepared by spark plasma sintering (SPS). The structure and mechanical properties of the composites were investigated. Testing results show that the hardness, compressive strength, and yield strength of the composites are improved with the addition of 1wt% graphene. A clean, strong interface is formed between the metal matrix and graphene via metallurgical bonding on atomic scale. Harmful aluminum carbide (Al₄C₃) is not formed during SPS processing. Further addition of graphene (above 1wt%) results in the deterioration in mechanical properties of the composites. The agglomeration of graphene plates is exacerbated with increasing graphene content, which is the main reason for this deterioration.     

机械合金化与等离子体烧结法制备CoSb3热电材料

研究用机械合金化及等离子体烧结法制备热电材料CoSb3化合物,试验结果表明,原始粉末机械合金化10h后,在500~600℃采用等离子体活化烧结能获得单相的CoSb3化合物,随烧结温度的升高,烧结样品密度增大,热导率随烧结温度的升高而降低。     

放电等离子烧结合成TiC/TiB_2颗粒增强的超细晶钛基复合材料

采用放电等离子烧结技术结合非晶晶化法制备了不同体积分数的TiC/TiB2颗粒增强的超细晶钛基复合材料.运用X射线衍射分析、扫描电子显微镜和万能材料试验机等实验手段,对合成的超细晶钛基复合材料进行测试分析.结果表明：随着外加TiC/TiB2颗粒的增加,钛基复合材料试样的致密度逐渐降低.TiC颗粒与基体不发生反应,而TiB2颗粒的加入改变了TiB2颗粒与基体界面的组织形貌,但对远离界面处的基体组织形貌没有影响,其组织均由-Ti（Nb）相和（Cu,Ni）-Ti2相组成,且-Ti（Nb）相连续分布.同时,TiC颗粒的增强效果优于TiB2颗粒,35vol.%（体积分数）TiC颗粒增强的复合材料试样的断裂强度最高,达2209MPa.     

放电等离子烧结制备超细WC-Co硬质合金

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了超细WC-10Co硬质合金.研究了烧结温度及烧结气氛对WC-Co硬质合金组织及性能的影响.研究发现:烧结体密度随烧结温度的升高而增大,但由于钴的蒸发,合金的成分偏离了原粉末的成分,且随着烧结温度的升高及炉内气压的降低,钴的蒸发速率加大.因此,通过提高炉内气压,可以使合金的成分基本接近原粉末成分,降低了合金的成分偏离.结果表明:炉内气压升高到200 Pa,烧结压力为30 MPa时,在1250℃烧结WC-10.07Co粉末5 min,烧结体中钴的质量分数可以控制在10.02%,密度和硬度分别达到了14.62 g.cm-3和HRA 92.4.     

Mechanical properties and friction behaviors of CNT/AlSi10Mg composites produced by spark plasma sintering

The mechanical properties and friction behaviors of CNT/AlSi10Mg composites produced by spark plasma sintering (SPS) were investigated.The results showed that the densities of the sintered composites gradually increased with increasing sintering temperature and that the highest microhardness and compressive strength were achieved in the specimen sintered at 450℃.CNTs dispersed uniformly in the AlSi10Mg matrix when the addition of CNTs was less than 1.5wt％.However,when the addition of CNTs exceeded 1.5wt％,the aggregation of CNTs was clearly observed.Moreover,the mechanical properties (including the densities,compressive strength,and microhardness) of the composites changed with CNT content and reached a maximum value when the CNT content was 1.5wt％.Meanwhile,the minimum average friction coefficient and wear rate of the CNT/AlSi10Mg composites were obtained with 1.0wt％ CNTs.     

放电等离子烧结制备碳化钛块材研究

利用放电等离子烧结(SPS)对碳化钛(TiC)/氢化钛(TiH2)混合粉末进行烧结以制备块材。利用X射线衍射(XRD)并结合Rietveld精修法对块材进行定性与结构分析;借助扫描电子显微镜(SEM)对块材断面微观形貌进行观察;测试了块材硬度并探讨SPS技术制备TiC块材的致密化过程与反应机理。结果表明:混合粉末经SPS烧结,获得了高度致密的TiC块材;与传统烧结方法比较,SPS技术更具低温快速性。