SiCp/Cu复合材料的显微组织与性能研究--《哈尔滨工业大学》2006年硕士论文
SiCp/Cu复合材料的显微组织与性能研究
【摘要】：
本文以电子封装为应用背景,采用挤压铸造法制备了粒径大小为10μm的SiC颗粒体积分数分别为50%、55%和60%的SiCp/Cu复合材料。利用扫描电镜、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、涡流电导仪、三点弯曲和断裂韧性等多种手段观察测试了复合材料的显微组织、物理性能和力学性能,并分析了相关的影响因素。
体积分数50%和55%的SiCp/Cu复合材料组织均匀致密,而体积分数为60%的复合材料存在着孔洞;透射组织观察表明,SiC颗粒中存在大量层错和孪晶,基体中的缺陷以层错和孪晶为主;SiC-Cu界面存在界面反应,分析表明,界面反应物为C和Si,而Si固溶进基体铜中形成一种新的CuSi固溶体;碳在铜基体内部析出且呈颗粒状甚至层状分布,体积分数和致密度的不同,界面反应的剧烈程度不同。
本文中,体积分数为50%的SiCp/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颗粒体积分数的增大,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的。复合材料的热导率和电导率随着SiC颗粒体积分数的增加而减小,其热导率和电导率都远远低于工业纯铜,电导率甚至只有不到纯铜的1%,界面反应使得基体Cu中固溶进大量的Si,这大大的增加了对电子和声子的晶格散射,从而降低了电子和声子的平均自由程从而降低了材料的热导率和电导率。退火处理对复合材料导热率和电导率的影响不大。
SiCp/Cu复合材料随着体积分数增大,弯曲强度和断裂韧性降低,弹性模量逐渐增加,但由于体积分数为60%的SiCp/Cu的复合材料由于致密度较差,其弹性模量的力学性能比其它两种体积分数的材料要低。退火处理后复合材料的力学性能较铸态时略有下降。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,大的增强体颗粒脆性断裂,而小的增强体颗粒剥落,材料的断裂方式整体表现为脆断。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2006【分类号】：TB331
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400-819-9993石墨烯/铜复合材料的制备、组织及性能--《辽宁工业大学》2016年硕士论文
石墨烯/铜复合材料的制备、组织及性能
【摘要】：本文以纯铜粉和石墨烯粉末为原材料并混合于乙醇中,经过超声震荡和干燥后压制成块,再在真空管式炉中烧结而制得石墨烯增强铜基复合材料。对所制备的石墨烯/铜复合材料进行了显微组织观察,测定了其显微硬度、压缩屈服强度、弹性模量等随石墨烯加入量、试样预制压力、烧结温度和保温时间的变化规律并进行分析。此外,还测定了石墨烯/铜复合材料的热膨胀系数和拉伸性能。显微分析结果表明,采用粉末烧结法能成功制备铜基石墨烯复合材料,其显微组织特征为等轴晶粒构成的铜基体及分布在晶界处的薄膜状石墨烯。随石墨烯加入量的增加及预制压力的提高,石墨烯/铜复合材料的基体晶粒有所细化。另外随烧结温度升高及保温时间的延长,石墨烯/铜复合材料的基体晶粒明显增大。显微硬度测定及压缩试验结果表明,制备工艺对石墨烯/铜复合材料的力学性能有明显的影响。随烧结温度提高和保温时间延长,显微硬度、压缩屈服强度和弹性模量均先增加而后减小,分别在烧结温度为950℃和烧结保温时间为60min时达到最大值。随石墨烯加入量增加,石墨烯/铜复合材料的力学性能也是先增加后减小,当石墨烯加入量为每15g铜粉中加入20mg时,显微硬度、压缩屈服强度和弹性模量有最大值。另外,随试样预制压力从30MPa增加到150MPa,石墨烯/铜复合材料的显微硬度、压缩屈服强度和弹性模量逐渐提高。与纯铜试样的对比结果表明,石墨烯的加入可显著提高石墨烯/铜复合材料的性能。采用60MPa预制压力、每15g铜粉中20mg的石墨烯加入量、950℃的烧结温度和60min烧结保温时间,所得石墨烯/铜复合材料的显微硬度、压缩屈服强度及弹性模量分别达到58HV、182MPa和45GPa,比纯铜试样分别提高了34%、127%和50%。对烧结后的纯铜试样和石墨烯/铜复合材料试样进行热轧,然后进行拉伸试验。结果表明,拉伸屈服强度和抗拉强度与纯铜试样相比无明显提高,而断后伸长率则有一定程度的提高。对纯铜试样及石墨烯/铜复合材料试样进行热膨胀分析,结果表明石墨烯/铜复合材料试样的热膨胀系数低于纯铜试样,在150℃至800℃范围内表现得非常明显。
【学位授予单位】：辽宁工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：TB33
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题名: 激光热物性仪测试领域的进一步扩展 1.薄试样热膨胀的非接触高速自动化测定2.双层复合试样热扩散率的计算新方法
作者: 王恒
学位类别: 硕士
答辩日期: 1992
授予单位: 中国科学院金属研究所
授予地点: 中国科学院金属研究所
导师: 周本濂
中文摘要: 本文共分三部分内容。第一部分对以往各种热膨胀仪的工作原理进行了回顾，介绍了首次实现的脉冲成像法进行热膨胀非接触、瞬态、自动化测量的原理和方法，证明了脉冲激光经光学放大系统后的脉冲试样像边缘光强分布，在像平面各点一致，因而合理的像边缘判据可被采用进行热膨胀的测量。描述了实验装置，分析了误差来源，提出了减小误差的方法，测量了箔状纯铜的热膨胀系数，并与NBS结果进行了比较。最后，概括了脉冲成像法的特点，并展望了几个应用途径。第二部分，总结了闪光双层复合试样法测量热扩散率前人所做的工作。根据实测到的脉冲激光波形，认为梯形波比方波、三角形波、幂指数波更接近实际民政部首次推导了在等腰梯形波脉冲激光作用下试样后表面的温升方程式，在286微机上，编写了计算程序，用已知的铜—铁复合试样对此方法作了验证，计算了半透明热解氮化硼的热扩散率。第三部分介绍在职工作期间所从事的工作。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
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