【摘要】：近年來,隨著科學技術的發(fā)展,微電子行業(yè)中電子產(chǎn)品不斷向高度集成化、小型化方向發(fā)展,導致電路板單位面積的產(chǎn)熱量急劇升高,這對電子封裝材料的性能提出了更為嚴苛的要求。純Cu的導熱和導電性能優(yōu)異,但其熱膨脹系數(shù)很高。由于因瓦效應的影響Invar合金具有極低的熱膨脹系數(shù),但其導熱性能較差。因此研究者們一直致力于開發(fā)出一種有效的合金制備手段將Cu與Invar合金進行復合,從而制備出低膨脹高導熱的Cu-Invar復合材料。本研究基于本課題組建立的兩相分離型Cu基合金的熱力學數(shù)據(jù)庫,利用相圖計算方法(CALPHAD)進行合金的成分設計,分別采用真空電弧熔煉法、超音霧化法結合熱壓燒結、放電等離子快速燒結(SPS)技術制備低膨脹Cu-Invar合金,并對其顯微組織、熱膨脹系數(shù)、熱導率等展開了系統(tǒng)的研究。其主要研究內(nèi)容如下:(1)本研究利用CALPHAD方法和真空電弧熔煉技術,設計并制備了Cux(Fe0.64Ni0.32Coo.04)100-x(x=30,45,60,wt.%)系列合金。實驗研究了該系列合金在不同熱處理工藝時的顯微組織,熱導率以及熱膨脹系數(shù)。研究結果表明:Cu-Fe64Ni32Co4系列合金在600 ℃和800 ℃時效處理后均為Fcc富銅相和Fcc富因瓦(鐵鎳鈷)相組成的各向同性的多晶合金。該系列合金在1000 ℃淬火并在600℃時效處理50 h后,其熱膨脹系數(shù)明顯減小;熱導率得到一定的提升;改變Cu的含量,可以有效調控合金的熱膨脹系數(shù)、熱導率等性能。(2)采用超音霧化技術制備了 Cu/Fe37Co54Cr9基復合粉體,該粉體組織具有典型的液相兩相分離特征,分別為Fcc富銅相與Fcc富因瓦(鐵鈷鉻)相;Cu/Fe37Co54Cr9基復合粉通過熱壓燒結法以及SPS法可獲得組織均勻、致密度達97%以上的復合粉燒結體材料;退火處理后,復合粉燒結體材料的熱膨脹系數(shù)有所減低,熱導率得到明顯提升。
【學位授予單位】：廈門大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG132.1
【圖文】：

不僅能夠為材料設計與發(fā)展提供了清晰的理論指導［８７＿８９］，而且廣泛應用于新型逡逑材料的設計和開發(fā)［９＿。逡逑圖１．２為計算相圖方法簡圖，該方法是基于己有的實驗相圖、相關體系的熱逡逑１１逡逑

備出如圖１．３邋（ａ）所示的類似于雞蛋的卵型復合粉休，該粉體內(nèi)核部分為富Ｃｕ逡逑相，外殼部分為富Ｆｅ相。深入研宄發(fā)現(xiàn)，通過調整兩個組元的合金成分可以控逡逑制兩液相的體積分數(shù)，這顯示出其復合結構的可調性，如圖１．３（ｂ）所示，制備逡逑出三層結構的卵型復合粉體，其中間層富Ｆｅ相，最內(nèi)層最外層均為富Ｃｕ相。逡逑這種卵形復合粉體的核／殼結構是在一重力場下冷卻凝固過程中自動形成的，因逡逑此該粉體也稱之為自包裹型復合粉體。這一研究結果表明，對于具有液相兩相分逡逑離的合金體系，通過選取適宜的合金成分和工藝條件可以調控復合粉休材料的組逡逑織。這一制備方法^u辟了一條工藝簡單、低成本的復合材料的制備之路，具有良逡逑好的創(chuàng)新性和應用前景。逡逑ＨＨ逡逑圖１．３邋Ｃｕ－Ｆｅ基合金的自包裹型卵狀復介粉體逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚｅｄ邋Ｃｕ／Ｉｎｖａｒ邋ａｌｌｏｙ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｐｏｗｄｅｒｓ逡逑１３逡逑

的石墨燒結模具，利用ＳＰＳ－２０Ｔ－１０放電等離子快速燒結爐對合金復合粉末進行逡逑燒結。該設備主要由爐體、真空系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、脈沖電源、液壓系統(tǒng)、工業(yè)計逡逑算機及專用軟件、冷卻系統(tǒng)等部分組成。如圖２．２所示。設備主要參數(shù)為：逡逑額定功率１００邋ＫＷ，輸出電流０－１００００邋Ａ，輸入電壓０－１０邋Ｖ，最高工作溫度逡逑２３００邋°Ｃ，最大壓力２０邋ｔ，極限真空度１（Ｔ３邋Ｐａ，壓頭行程１００邋ｍｍ。逡逑２８逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2772672