硅含量对高硅铝合金材料组织及性能的影响.pdf

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1、材料导报年月第卷第期硅含量对高硅铝合金材料组织及性能的影响‘杨伏良甘卫平陈招科中南大学材料科学与工程学院,长沙摘要针对航,空航天电子封装用轻质高硅铝合金材料采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方,一一,、、、一法制备了和高硅铝合金并利用金相显微镜万能电子拉伸机差热分析仪热物性测试仪等、。,设备系统测试和分析了该材料的显微组织力学和热物理性能结果表明随着合金中硅含量的增加经热挤压后的硅,热导性相尺寸相对要粗大一些材料的热导率呈下降趋势能下降的幅度会随含量的增加而加大热膨胀系数下降材料的杭拉

2、强度下降。一关键词快速凝固真空包套热挤压合金气密性导热性电子封装,,一一,一一一一一,,一,,,,一,·,,,,一,,一,高硅铝合金轻质电子封装材料的质量仅为金属基电和的过共晶高硅铝合金材料并研究了硅含量对材料微观六子封装材料的,且具有很好,、、。的热导性能热膨胀系数能与电组织导热性热膨胀系数和力学性能的影响路板广泛使用的半导体材料相,因此,、机壳匹配作为基片衬底实验及盖板等材料可保证电子器件在使用过程中不致受热或开裂而。材料制备过早失效工艺流程为雾化制粉粉末过筛真空包套热,挤压一机加。由于的活

3、性很高在快速凝固制粉时不可避免地会形成工制样性能测试一层氧化膜,导致致密化过程中合金元素的相互扩散受到阻碍,粉末制备一,,。一、,难以形成冶金粘结因此需要采用一些特殊的致密化工艺对将配制好的合金在感应炉中加热熔化精炼和脱气于快速凝,,固高硅铝合金粉末而言应用最广泛的致密化技术是金属液流经漏嘴流人喷雾装置中被高压气体破碎后的金属液粉末热挤压。,,一川滴直接喷人距离喷嘴约的高压水流中经冷却后,,,流人高速旋转的快速凝固高硅铝合金粉末热挤压成形时由于粉末含有大粉末浆料流经筛网过滤掉粗大的金属及杂物,,

4、,甩干机中进行脱水处理,、,量的初晶硅相材料的塑性较差同时由于相颗粒硬度高加经烘干过筛制得各种实验所需粉末。剧,其制粉工艺参数见表了模具的磨损故一般采用塑性较好的材料如纯铝作包套封装,。表制粉工艺参数目前,国内外已有人利用喷射沉积粉末冶金技术制备出了熔炼温度喷嘴孔径雾化气体气体压力喷腔类型含量在,且以内的过共晶高硅铝合金的二元或多元合金空气入环缝式主一一一要集中在系多元耐磨合金或高强耐磨合金的,。研究上至今未见更高含量的高硅铝合金制备技术的报道实验按要求配制了硅含量分别为与的种高硅,一,本实验采

5、用快速凝固粉末冶金工艺制备了含量分别为铝合金其化学分析成分见表利用气雾化水冷将其制备二一一国防科学技术工业委员会资助项目。·杨伏良女,,副教授,博一一年生士研究生硅含量时高硅铝合金材料组织及性能的影响杨伏良等成粉末,,‘一〕,并对种成分的合金粉末进行过目的筛分处理其的自生复合材料,其硅含量对材料热导性能的影响可以用。模型,口进行加合计算。其表达式模型如下具体编号及组成见表、、厂凡弋几一弋刁表高硅铝合金粉末人一一不片一下不一一一不犷下不一一二下长,戊人十乙编一、人一编少,,、、、化学成分质量百分比

6、粉末粒度式中为第二相颗粒的体积百分含量入称人分别为颗粒编号、复合材料的导热率。。八拌基体余量簇根据理论模型计算的种含量材料的热导率余量理论值以及实验所得的测量值℃挤压后材料如图所不。真空包套热挤压·一一,喻种合金粉末经均匀混合,初装、振实装人特制的纯铝包套火一‘,,经真,内其密度可达理论密度的空除气后封闭焊合包势渗︵︶︶﹄日的。,套挤压前对样品采用种不同的温度加热保温其加热温度分别为、、、,保温时间为。热挤压实验在油压机,,上进行模具加热温度为℃各种挤压模具首先,,反,置人井式炉中充分预热保温在

7、热挤压过程中用润滑油润滑挤迎一压,比为纯铝包套和挤压棒直径分别为和挤。压锥角为性能检测将热挤压得到的挤压棒车去包套并机加工成各种规格的检图导热率随硅含量的变化测样。一品在热物性测试仪上进行热扩散率测试在日本理由图可知,随着材料中硅含量的增加,材料的热导率呈下学差热分析仪上进行热膨胀系数测试用电子万能拉伸试验机,,对材料进行抗拉强度检测。降趋势而且热导性能下降的幅度会随硅含量的增加而加大其主要原,,因有首先按照复合材料性能的加合规律低热导硅相一结果分析与讨论的增加肯定会使材料的热导性能下降,这与理

8、论值变化趋势是一致的。其次,随着含硅量的增加,合金形成的富硅粒子、硅相的门材料微观组织、,,。数量增多硅相尺寸增大铝相不能很好地稳固硅相从而出现图为不同硅含量高硅铝合金在护的微观组织形貌颗粒分布,如图金相照片上半部分所富集的条带,,的不均匀性由图可知随着硅含量的增加其经热挤压后的硅相尺寸也相。,,。状硅相在这些区域中可能没有或者只有很少的铝基体分布对要大一些这主要有以下两方面的原因首先是在粉末的制备堆积的硅颗粒有,,,,一可能阻断了铝基体的连通结构导致材料内部过程中在相同的工艺条件下其冷却速度相