梯度壓力下Al-50％Si合金的成形與組織性能研究.pdf

1、Al-50％Si合金較低的密度、較高的導(dǎo)熱性和低的熱膨脹系數(shù)，使其在電子封裝材料領(lǐng)域具有廣泛地應(yīng)用前景。熔煉鑄造法制備Al-50%Si合金具有成本低、工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但常規(guī)的熔煉鑄造法制備的合金顯微組織粗大、致密度較低。本文引入梯度壓力成形工藝，并結(jié)合磷變質(zhì)、外加合金粉細(xì)化組織等方法，實(shí)現(xiàn)了Al-50%Si合金組織的細(xì)化和致密化。通過(guò)OM、SEM、BSE、XRD等方法分析了細(xì)化并致密化后合金的顯微組織特征，并對(duì)其力學(xué)性能和物理性能進(jìn)行了

2、測(cè)試。
　　研究中采用上、下兩個(gè)不同直徑的沖頭，對(duì)半固態(tài)的合金液進(jìn)行擠壓成形。采取逐步加壓的方式，最終使上沖頭比壓達(dá)到190MPa，下沖頭的比壓達(dá)到315MPa實(shí)現(xiàn)了合金梯度壓力下的擠壓成形。分析表明，梯度壓力下成形合金的致密化效果比較理想。另外考慮到固態(tài)時(shí)，錫在鋁和硅中的溶解度近乎于零，且不發(fā)生合金化反應(yīng)，利用其熔點(diǎn)低的特點(diǎn)，使其能夠在合金孔隙處最后凝固，由此能夠進(jìn)一步提高合金的致密度。
　　研究了梯度壓力下 P的加入量對(duì)

3、初晶硅的細(xì)化效果的影響。結(jié)果表明：當(dāng)加入0.6%P時(shí)，初晶硅的細(xì)化效果最好。加P變質(zhì)可以將初晶硅細(xì)化到100μm左右。
　　同種合金粉與熔體有較好的潤(rùn)濕性，通過(guò)機(jī)械攪拌的方法，使合金粉與熔體均勻混合，可以有效細(xì)化初晶硅。通過(guò)向熔體內(nèi)添加0.6%P+3%合金粉復(fù)合工藝，可以將初晶硅細(xì)化到90μm以下。
　　研究了熱擴(kuò)散處理對(duì)共晶硅形貌的影響，研究表明：在540℃溫度下保溫3h，纖維狀的共晶硅發(fā)生熔斷、球化變成球粒狀共晶硅，均勻

4、地分布在基體當(dāng)中。熱處理后的合金試樣的抗拉強(qiáng)度由熱處理前的96.82MPa變?yōu)?02.96MPa。熱處理前合金的斷口沒(méi)有明顯的韌窩，為典型的脆性斷裂，熱處理后，斷口出現(xiàn)部分的韌窩，為混合斷裂方式。
　　通過(guò)對(duì)不同工藝條件下成形合金的熱膨脹系數(shù)的測(cè)定，表明致密度對(duì)熱膨脹系數(shù)的影響不大。在25~225℃范圍內(nèi)，梯度壓力下擠壓成形的合金其熱膨脹系數(shù)平均值為12.318×10-6/K。
　　梯度壓力下擠壓成形的合金，在25~230℃