負(fù)熱膨脹材料ZrW-,2-O-,8-、ZrV-,2-O-,7-及其與金屬Cu、Al的復(fù)合技術(shù)與特性.pdf

1、本項研究旨在通過兩者的復(fù)合克服其不足,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,并在此基礎(chǔ)上研究.ZrW<,2>O<,8>/Cu、ZrV<,2>O<,7>/Al的復(fù)合技術(shù)及其熱膨脹特性,以期研制熱膨脹特性可控,更便于應(yīng)用的低熱膨脹材料,擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域. ZrV<,2>O<,7>與ZrW<,2>O<,8>的復(fù)合,采用氧化物固相煅燒合成法與液相法預(yù)制前驅(qū)體粉末,再經(jīng)煅燒合成兩種方法進(jìn)行.通過對實驗產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)(XRD)、組織(SEM)、電子能譜成分分析(EP

2、S)和熱膨脹特性測試分析,結(jié)果表明:兩種方法均可實現(xiàn)ZrV<,2>O<,8>與ZrW<,2>O<,8>之間的復(fù)合.在650℃～700℃煅燒合成,可獲得Zr(V、W)<,x>O<,y>質(zhì)復(fù)合陶瓷,其結(jié)構(gòu)保持與ZrV<,2>O<,7>完全相同的點陣結(jié)構(gòu),屬于一種摻雜有W<'6+>的ZrV<,2>O<,7>質(zhì)陶瓷材料,此材料仍保持著ZrV<,2>O<,7>的負(fù)熱膨脹特性.在20℃～120℃溫度范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)顯著下降,降至2.9x10<'-

3、6>6/℃,已接近理想電子封裝材料的要求.而且,采用液相法預(yù)制前驅(qū)體-煅燒合成制備的復(fù)合產(chǎn)物的燒結(jié)性能好,更有利于工程應(yīng)用. ZrW<,2>O<,8>與Cu的復(fù)合,采用向ZrW<,2>O<,8>前驅(qū)體/Cu粉復(fù)合燒結(jié)工藝過程中引入CuO與Al的放熱反應(yīng)工藝技術(shù).經(jīng)對產(chǎn)物進(jìn)行XRD、SEM、EPS和熱膨脹特性測試分析,結(jié)果表明:采用該工藝技術(shù)可制備出組織致密,形成具有Cu網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的.ZrW<,2>O<,8>、Al<,2>O<,3>

4、/Cu基復(fù)合材料.該材料在30℃～60℃間為零膨脹；60℃～300℃間的平均線膨脹系數(shù)僅為4.2x10<'-6>/℃,顯示出非常優(yōu)異的低熱膨脹特性. ZrV<,2>O<,7>的復(fù)合,采用ZrV<,2>O<,7>、Al混合粉末無壓滲透燒結(jié)及ZrV<,2>O<,7>前驅(qū)體包覆Al粉末燒結(jié)合成兩種工藝方法進(jìn)行.經(jīng)對實驗產(chǎn)物進(jìn)行XRD、SEM、EPS和熱膨脹特性分析測試,結(jié)果表明:采用ZrV<,2>O<,7>前驅(qū)體包覆Al粉末燒結(jié)合成的

5、ZrV<,2>O<,7>/Al復(fù)合材料,其中的ZrV<,2>O<,7>純度更高,ZrV<,2>O<,7>與Al之間具有更好的界面結(jié)合性和熱膨脹特性.此材料在室溫～120℃間平均線膨脹系數(shù)為18.0×10<'-6>/℃；120～400℃間為4.04x10<'-6>/℃；400～500℃間為7.3×10<'-6>/℃.雖仍具有高的正熱膨脹系數(shù),但較Al的熱膨脹率(23.0x10<'-6>/℃)已顯著下降.在此基礎(chǔ)上,采用粉末冶金法制備的Zr