發(fā)布時(shí)間：2021-04-14 08:05

　　采用高性價(jià)比液固分離法（LSS）制備高性能金剛石/鋁散熱基板,研究金剛石鍍銅對(duì)復(fù)合材料界面結(jié)合和導(dǎo)熱性能的影響,利用SEM、EMPA、XRD分析復(fù)合材料的斷口形貌及界面行為。結(jié)果表明:鍍層元素向基體擴(kuò)散與基體鋁形成Al₂Cu₄化合物,中間相增強(qiáng)兩相界面結(jié)合,改善材料性能。金剛石鍍銅處理后,復(fù)合材料致密度提高1.16%,熱導(dǎo)率提高9.50%,抗拉強(qiáng)度提高17.39%,復(fù)合材料的熱物理性能優(yōu)于CE13合金的。用Maxwell、Kerner理論模擬預(yù)測(cè)熱導(dǎo)率（TC）、熱膨脹系數(shù)（CTE）與實(shí)際測(cè)量結(jié)果相一致。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2017,27(09)北大核心EICSCD

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金剛石顆粒的SEM像

中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)2017年9月1856圖1金剛石顆粒的SEM像Fig.1SEMimagesofdiamond:(a)Uncoateddiamond;(b)Cu-coateddiamond勻的不光滑顆粒狀物質(zhì)包裹，顆粒物填補(bǔ)金剛石了表面的細(xì)微裂紋等缺陷，鍍層在金剛石顆粒表面附著較好。1.2實(shí)驗(yàn)方法圖2(a)所示為液固分離模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)具有液固分離通道、液相定量控制、定向凝固關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。分離通道是開(kāi)有2mm縫隙的過(guò)濾擋板，如圖2(b)所示。通過(guò)確定縫隙尺寸來(lái)控制鋁液及金剛石顆粒的流動(dòng)。在觸變成形過(guò)程中，液固分離通道可以將液態(tài)鋁定向擠出，并阻止金剛石顆粒通過(guò)。分離出液相通過(guò)分離通道進(jìn)入并充滿上模腔，通過(guò)設(shè)計(jì)上模腔體積可以制備不同體積分?jǐn)?shù)的金剛石/鋁復(fù)合材料。40%(體積分?jǐn)?shù))金剛石/鋁復(fù)合材料的制備方法如下：1)將20%單晶金剛石顆粒與純鋁粉機(jī)械混合1h，在500MPa壓力，保壓1min，制成冷壓坯料；2)將冷壓坯料放置液固分離腔加熱至683℃，保溫40min，使坯料處于半固態(tài)狀態(tài)；3)半固態(tài)漿料在50MPa壓力油缸推動(dòng)進(jìn)行擠壓、分離，液固分離液相通過(guò)2mm分離通道進(jìn)入并充滿上模腔，持續(xù)保壓15min。最終制備尺寸為50mm×40mm×3mm的散熱基板，結(jié)果如圖3所示。采用激光切割機(jī)和金剛石砂輪對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行機(jī)械加工。采用德國(guó)蔡司EVO-18型掃描電鏡(SEM)觀察金剛石顆粒表面及三點(diǎn)彎曲斷口形貌。采用日本電子JXA-8230型電子探針(EMPA)能譜線掃描測(cè)定Al、圖2液固分離法示意圖Fig.2SchematicdiagramofdieofLSS(a)andseparationchannel(b):1—Resistancewire;2—CavityofupperdieChamber;3—Liquidofseparateout;4—Separationchannel;5—Coldpressblank;6—Downpatternplate;7—Ejectorpin圖3金剛石/鋁復(fù)合材料散熱基板照片F(xiàn)ig.3Photooffabricateddiamond/Alcompositeinapp

擠出，并阻止金剛石顆粒通過(guò)。分離出液相通過(guò)分離通道進(jìn)入并充滿上模腔，通過(guò)設(shè)計(jì)上模腔體積可以制備不同體積分?jǐn)?shù)的金剛石/鋁復(fù)合材料。40%(體積分?jǐn)?shù))金剛石/鋁復(fù)合材料的制備方法如下：1)將20%單晶金剛石顆粒與純鋁粉機(jī)械混合1h，在500MPa壓力，保壓1min，制成冷壓坯料；2)將冷壓坯料放置液固分離腔加熱至683℃，保溫40min，使坯料處于半固態(tài)狀態(tài)；3)半固態(tài)漿料在50MPa壓力油缸推動(dòng)進(jìn)行擠壓、分離，液固分離液相通過(guò)2mm分離通道進(jìn)入并充滿上模腔，持續(xù)保壓15min。最終制備尺寸為50mm×40mm×3mm的散熱基板，結(jié)果如圖3所示。采用激光切割機(jī)和金剛石砂輪對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行機(jī)械加工。采用德國(guó)蔡司EVO-18型掃描電鏡(SEM)觀察金剛石顆粒表面及三點(diǎn)彎曲斷口形貌。采用日本電子JXA-8230型電子探針(EMPA)能譜線掃描測(cè)定Al、圖2液固分離法示意圖Fig.2SchematicdiagramofdieofLSS(a)andseparationchannel(b):1—Resistancewire;2—CavityofupperdieChamber;3—Liquidofseparateout;4—Separationchannel;5—Coldpressblank;6—Downpatternplate;7—Ejectorpin圖3金剛石/鋁復(fù)合材料散熱基板照片F(xiàn)ig.3Photooffabricateddiamond/AlcompositeinapplicationofheatdissipationpreparedbyLSSprocessC、Cu元素分布。采用日本理學(xué)D/MAX-RB型旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極衍射儀(XRD)進(jìn)行物相分析，采用Cu靶，工作電壓40kV，工作電流150mA。采用中國(guó)群隆GH-120E型密度儀測(cè)量復(fù)合材料密度(ρ)。采用德國(guó)耐馳LFA427型激光散射熱導(dǎo)儀測(cè)定復(fù)合材料室溫?zé)釘U(kuò)散系數(shù)(α)，試樣尺寸為直徑12.7mm×3mm。根據(jù)理論模型計(jì)算復(fù)合材料定壓比熱容(cp)。復(fù)合材料的熱導(dǎo)率(λ)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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