diamondal复合材料的制备及导热性能研究

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1、分类号：TB333学校代码：10406盲审编号：201612Z01026学号：140108520429南昌航空大学硕士学位论文(专业学位研究生)Diamond/Al复合材料的制备及导热性能研究硕士研究生：张进导师：董应虎申请学位级别：硕士学科、专业：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2016年11月授予学位单位：南昌航空大学ResearchonpreparationandthermalconductivityofDiamond/AlcompositesADissertationSubmittedfortheDegreeofM

2、asterOnMaterialsEngineeringbyZhangJinUndertheSupervisionofDr.DongYinghuSchoolofMaterialsScienceandEnginnerringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaNovember,2016摘要随着科技的发展，传统电子封装材料已经越来越无法满足需求，Diamond/Al复合材料作为新一代电子封装材料，具有广阔的应用前景。深冷处理作为一种特殊的热处理，由于具有工艺简单、无污染等优点，开始逐渐受到关注。为

3、了制备出高导热的Diamond/Al复合材料，一方面不断摸索和改善材料的制备工艺，另一方面对制备的复合材料进行深冷处理。采用粉末冶金液相烧结法制备了Diamond/Al复合材料，并对复合材料进行了深冷处理。采用阿基米德排水法测算了Diamond/Al复合材料的致密度，使用激光热导仪测量了复合材料的热导率，使用扫描电镜观察了复合材料的组织形貌，使用X射线衍射仪分析了材料的物相。研究了烧结温度、体积分数、表面镀钛和深冷处理对Diamond/Al复合材料致密度和热导率的影响，计算了Diamond/Al复合材料的理论热导率，主要成果和结论如下：

4、(1)当烧结温度875℃，金刚石体积分数20%时，复合材料的热导率最高，可达243W/(m·K)。(2)Diamond/Al复合材料热导率随着烧结温度的增加先逐渐增大，当烧结温度达到875℃时，热导率值达到最高,随着烧结温度继续升高到900℃，复合材料热导率开始下降。(3)Diamond/Al复合材料热导率随着金刚石体积分数的增加先升高后下降，当金刚石体积分数由10%上升到20%时，复合材料热导率提高；当金刚石体积分数上升到30%时，由于孔隙增多和界面热阻增大，复合材料热导率下降。(4)根据H-J模型，计算体积分数分别为10%、20%、

5、30%的复合材料热导率，分别为255W/(m·K)、308W/(m·K)、369W/(m·K)，而实验值远低于理论值，说明金刚石增强铝基复合材料的导热潜能还远未被开发出来，这在很大程度上是由于金刚石与铝的界面热阻过大。(5)金刚石与铝润湿性差，因此采用金刚石表面盐浴镀Ti的方法对金刚石进行表面改性，制得的Diamond-Ti/Al复合材料致密度增大，说明金刚石与铝结合增强，润湿性有所改善。但只有体积分数为10%的的Diamond-Ti/Al复合材料热导率明显提升，而体积分数为20%和30%的Diamond-Ti/Al复合材料热导率却有所

6、下降。这可能是由于引入的界面太多，界面热阻增大。(6)深冷过程中，随着温度下降，Diamond/Al复合材料发生体积收缩，复合材料中存在的孔隙等缺陷由于体积收缩的作用发生塑性流动，使得孔隙减少，复合I材料致密度提高，导热性能明显提升，当金刚石体积分数为20%时，热导率由243W/(m·K)提升到269W/(m·K)，提高了10.70%。关键词：Diamond/Al，复合材料，电子封装，粉末冶金，深冷处理IIABSTRACTDuetothetraditionalelectronicpackagingmaterialshavebecamei

7、ncreasinglyunabletomeetthedemand,Diamond/Alcompositematerialsasanewgenerationofelectronicpackagingmaterials,haveexhibitedbroadapplicationprospects.Cryogenictreatmentasaspecificheattreatment,hasattractedmoreandmoreattentions,whichisattributedtothesimpleprocess,nopollution

8、.InordertoprepareDiamond/Alcompositematerialswithhighthermalconductivity,onewayistocontinuetoexploreand