高体分率SiCp_Al-6061Al盒形件半固态模锻连接研究

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1、硕士学位论文高体分率SiCp/Al-6061Al盒形件半固态模锻连接成形研究RESEARCHONBOXPARTWITHHIGHVOLUMEFRACTIONSiCp/Al-6061AlFORMINGANDJOININGINSEMI-SOLIDSTATE张帅哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG319学校代码：10213国际图书分类号：621.7密级：公开工程硕士学位论文高体分率SiCp/Al-6061Al盒形件半固态模锻连接研究硕士研究生：张帅导师：程远胜副教授申请学位：工程硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科

2、学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG319U.D.C:621.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONBOXPARTWITHHIGHVOLUMEFRACTIONSiCp/Al-6061AlFORMINGANDJOININGINSEMI-SOLIDSTATECandidate：ZhangShuaiSupervisor：Assoc.Prof.ChengYuanshengAcademicDegre

3、eAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsSci.andEngDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要高体分率SiCp/Al-6061Al盒形件作为可连接的电子封装壳体，具有高导热、低膨胀、低密度等特性，能够对内部电子元器件提供机械

4、支持、密封保护和散热途径等作用。本文采用复合材料半固态模锻连接一体化成形方法，研究高体分率SiCp/Al-6061Al盒形件的近净成形制备工艺，并探讨不同的SiC体分率、颗粒度和工艺参数对盒形件热物理性能、力学性能、致密度及连接效果的影响。复合材料半固态模锻连接主要工序有：粉末预处理—混粉球磨—冷压制坯—热压密实—二次重熔—模锻连接。主要实验内容包括：对SiC粉末预处理以提高粉体的分散性；与纯铝粉混合配制不同SiC体分率（50vol.%、55vol.%和60vol.%）和颗粒度（14μm、48μm和14/48μm）的共5

5、批混合粉末，并进行混合球磨以获得均匀的粉末；冷压中混合粉末与6061铝合金框一起钢模压制；经热压成形获得致密性良好，具有三维Al基连通的可触变的半固态坯料；在不同坯料加热温度、保温时间、成形压力下模锻连接成形，获得最终盒形件。通过性能测试后对比分析发现：随SiC体分率增加，其热导率、热膨胀、抗弯强度、致密度和连接界面抗剪强度均降低；随SiC颗粒度增大，其热膨胀、抗弯强度和致密度降低，但热导率提高；随坯料加热温度升高，热导率和热膨胀系数也降低，50vol.%盒形件抗弯强度提高，但55vol.%和60vol.%盒形件抗弯强度

6、降低；随坯料保温时间增加，其抗弯强度先提高后降低；随成形压力增大，其抗弯强度提高。综合对比分析盒形件的各项性能及连接效果后发现，在坯料加热温度为640℃，保温时间为8min，成形压力为987MPa的工艺参数下模锻连接效果最好，在此条件下55vol.%-14μmSiCp/Al-6061Al盒形件的致密度达到98.7%，热-6-1导率为144W/(m·k)，热膨胀为9.09×10·K，抗弯强度为627MPa，连接界面的抗剪强度为181MPa。关键词：SiCp/Al复合材料；半固态连接；电子封装；模锻连接；热膨胀系数；热导率系

7、数-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAsaconnectableelectronicpackagingshell,thehighvolumefractionSiCp/Al-6061Alboxpart,withcharacteristicsofhighthermalconductivity,lowthermalexpansionandlowdensity,canprovidemechanicalsupport,sealingprotectionandcoolingchannelsfortheinterna

8、lelectroniccomponents.Inthispaper,theforgingandjoiningintegrationtechnologyofsemi-solidforcompositeisusedtoresearchthenearnetshapeprocessofthehighvolumefractio