低膨脹銅基合金的設(shè)計、制備與性能研究.pdf

1、近年來，隨著微電子工業(yè)中電子產(chǎn)品的小型化和集成化的迅猛發(fā)展，對電子封裝材料的性能提出了越來越苛刻的要求。Cu-Invar復(fù)合材料由于綜合了銅的高導(dǎo)電導(dǎo)熱性和因瓦合金的低熱膨脹系數(shù)特性，在電子封裝中具有良好的應(yīng)用前景。然而，Cu-Invar復(fù)合材料在制備工藝與綜合性能方面仍存在一些亟待解決的問題，因此開展該類復(fù)合材料新的復(fù)合化方法及制備技術(shù)的研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本論文基于本課題組所建立的兩相分離型銅合金系相圖熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫進行

2、合金成分設(shè)計，分別采用真空電弧熔煉法、氣霧化法結(jié)合熱壓燒結(jié)技術(shù)制備低膨脹Cu-Invar(Fe64Ni36、Fe37Co57Cr9)合金，并對材料的微觀組織形貌、熱膨脹性能、熱導(dǎo)率等進行了系統(tǒng)的研究。其主要研究結(jié)果如下:
　　(1)采用真空電弧熔煉法制備Cu-Fe64Ni36合金，并研究了淬火(1000、1100℃)及時效(600、700、800℃)熱處理對合金組織與性能的影響。研究結(jié)果表明:Cu-Fe64Ni36合金在一定成分及

3、溫度范圍內(nèi)均呈現(xiàn)Fcc富銅相與Fcc富因瓦（鐵鎳）相兩相分離組織，這與計算相圖的相關(guān)系相一致;Cu-Fe64Ni36合金經(jīng)過1000℃淬火及600℃時效處理后其熱膨脹系數(shù)明顯減小，同時熱導(dǎo)率也有一定的提升;通過改變銅的含量，可以對合金的熱膨脹性能進行有效地調(diào)控。
　　(2)采用氣霧化法制備Cu/Fe37Co54Cr9復(fù)合粉體，其組織具有典型的液相兩相分離特征，該兩相分別為Fcc富銅相與Fcc富因瓦（鐵鈷鉻）相;Cu/Fe37Co5

4、4Cr9復(fù)合粉通過熱壓燒結(jié)法可獲得組織均勻、致密度高的塊體材料;退火處理后可以降低復(fù)合粉燒結(jié)體材料的熱膨脹系數(shù)，同時使其熱導(dǎo)率得到明顯提升;與Fcc相分離型Cu-Fe64Ni36合金相比，液相分離型Cu/Fe37Co54Cr9復(fù)合材料具備較好的綜合物理性能。采用Cu30(Fe0.37Co0.54Cr0.09)70復(fù)合粉混合銅粉進行燒結(jié)，當(dāng)銅粉添加量為14.1％時，混合粉燒結(jié)體材料仍具有低的熱膨脹特性(6.52×10-6℃-1)，同時導(dǎo)熱