壓力浸滲制備石墨增強鋁基復合材料及其性能研究.pdf

1、隨著大功率電子器件、激光技術、LED照明及電子產(chǎn)品小型化趨勢的快速發(fā)展，對高效熱管理材料提出了越來越高的要求，已經(jīng)成為制約微電子器件性能進一步提升的重大瓶頸，亟待開發(fā)新一代高性能的散熱材料。鋁/碳復合材料由高結晶大片鱗片石墨和基體鋁合金組成，具有石墨片熱導率高、熱膨脹系數(shù)低、密度低和金屬可加工性、高性價比等特點，是新一代散熱材料的典型代表。
　　本文采用壓力浸滲制備石墨片增強鋁基熱管理復合材料。首先將石墨片與碳化硅和鋁粉顆?；旌侠?/p>

2、壓成型，充分利用粉末顆粒將預制體中的石墨片堆垛層分隔開，從而制造預制體中的孔隙以便于后期鋁液的浸滲。然后采用高壓力將熔融的金屬熔體擠入預制體中制備樣品，利用壓力解決了鋁液與碳材料潤濕性差的問題。研究了壓力浸滲時最佳的模具預熱溫度以及改變復合材料中石墨片體積分數(shù)對復合材料熱學性能和組織的影響;另外，采用性能更好的硅和氮化鋁取代碳化硅制備復合材料，并摸索了利用石墨烯對氮化鋁進行改性的工藝。
　　研究結果表明，模具預熱溫度為500℃時，

3、壓力浸滲效果最佳;XRD測試表明石墨片是按(002)晶面平鋪在復合材料中，同時我們也沒有觀察到Al4C3的衍射峰，說明復合材料中Al4C3很少或是沒有;從SEM電鏡圖中我們可以看出隨著石墨片體積分數(shù)增加，復合材料中的石墨片堆垛層在明顯增加，通過電鏡圖我們還可以發(fā)現(xiàn)復合材料界面處的孔隙被鋁液很好的填充，基本沒有孔隙，說明復合材料致密度較高。通過對復合材料密度、比熱容、熱擴散系數(shù)的測量，我們可以計算出隨著復合材料中的石墨片體積分數(shù)從23.9

4、％增加到73.4％，復合材料密度從2.71 g/cm3降低到2.33 g/cm3，水平熱導率從234 W/mK提高到402W/mK，同時熱膨脹系數(shù)從10×10-6/K降低至5×10-6/K，復合材料的各項熱學性能得到了極大的提高。
　　在成功摸索出石墨片增強鋁基高導熱復合材料工藝后，我們又利用熱學性能更為優(yōu)異的硅和氮化鋁取代碳化硅去隔離石墨片堆垛層。測試表明石墨片/硅/鋁復合材料的熱擴散系數(shù)要好于碳化硅制備的復合材料。但是氮化鋁制