硅含量對高硅鋁合金材料組織及性能的影響.pdf

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1、材料導報年月第卷第期硅含量對高硅鋁合金材料組織及性能的影響‘楊伏良甘衛(wèi)平陳招科中南大學材料科學與工程學院,長沙摘要針對航,空航天電子封裝用輕質(zhì)高硅鋁合金材料采用空氣霧化水冷與真空包套熱擠壓工藝相結合的方,一一,、、、一法制備了和高硅鋁合金并利用金相顯微鏡萬能電子拉伸機差熱分析儀熱物性測試儀等、。,設備系統(tǒng)測試和分析了該材料的顯微組織力學和熱物理性能結果表明隨著合金中硅含量的增加經(jīng)熱擠壓后的硅,熱導性相尺寸相對要粗大一些材料的熱導率呈下降趨勢能下降的幅度會隨含量的增加而加大熱膨脹系數(shù)下降材料的杭拉

2、強度下降。一關鍵詞快速凝固真空包套熱擠壓合金氣密性導熱性電子封裝,,一一,一一一一一,,一,,,,一,·,,,,一,,一,高硅鋁合金輕質(zhì)電子封裝材料的質(zhì)量僅為金屬基電和的過共晶高硅鋁合金材料并研究了硅含量對材料微觀六子封裝材料的,且具有很好,、、。的熱導性能熱膨脹系數(shù)能與電組織導熱性熱膨脹系數(shù)和力學性能的影響路板廣泛使用的半導體材料相,因此,、機殼匹配作為基片襯底實驗及蓋板等材料可保證電子器件在使用過程中不致受熱或開裂而。材料制備過早失效工藝流程為霧化制粉粉末過篩真空包套熱,擠壓一機加。由于的活

3、性很高在快速凝固制粉時不可避免地會形成工制樣性能測試一層氧化膜,導致致密化過程中合金元素的相互擴散受到阻礙,粉末制備一,,。一、,難以形成冶金粘結因此需要采用一些特殊的致密化工藝對將配制好的合金在感應爐中加熱熔化精煉和脫氣于快速凝,,固高硅鋁合金粉末而言應用最廣泛的致密化技術是金屬液流經(jīng)漏嘴流人噴霧裝置中被高壓氣體破碎后的金屬液粉末熱擠壓。,,一川滴直接噴人距離噴嘴約的高壓水流中經(jīng)冷卻后,,,流人高速旋轉(zhuǎn)的快速凝固高硅鋁合金粉末熱擠壓成形時由于粉末含有大粉末漿料流經(jīng)篩網(wǎng)過濾掉粗大的金屬及雜物,,

4、,甩干機中進行脫水處理,、,量的初晶硅相材料的塑性較差同時由于相顆粒硬度高加經(jīng)烘干過篩制得各種實驗所需粉末。劇,其制粉工藝參數(shù)見表了模具的磨損故一般采用塑性較好的材料如純鋁作包套封裝,。表制粉工藝參數(shù)目前,國內(nèi)外已有人利用噴射沉積粉末冶金技術制備出了熔煉溫度噴嘴孔徑霧化氣體氣體壓力噴腔類型含量在,且以內(nèi)的過共晶高硅鋁合金的二元或多元合金空氣入環(huán)縫式主一一一要集中在系多元耐磨合金或高強耐磨合金的,。研究上至今未見更高含量的高硅鋁合金制備技術的報道實驗按要求配制了硅含量分別為與的種高硅,一,本實驗采

5、用快速凝固粉末冶金工藝制備了含量分別為鋁合金其化學分析成分見表利用氣霧化水冷將其制備二一一國防科學技術工業(yè)委員會資助項目。·楊伏良女,,副教授,博一一年生士研究生硅含量時高硅鋁合金材料組織及性能的影響楊伏良等成粉末,,‘一〕,并對種成分的合金粉末進行過目的篩分處理其的自生復合材料,其硅含量對材料熱導性能的影響可以用。模型,口進行加合計算。其表達式模型如下具體編號及組成見表、、廠凡弋幾一弋刁表高硅鋁合金粉末人一一不片一下不一一一不獷下不一一二下長,戊人十乙編一、人一編少,,、、、化學成分質(zhì)量百分比

6、粉末粒度式中為第二相顆粒的體積百分含量入稱人分別為顆粒編號、復合材料的導熱率。。八拌基體余量簇根據(jù)理論模型計算的種含量材料的熱導率余量理論值以及實驗所得的測量值℃擠壓后材料如圖所不。真空包套熱擠壓·一一,喻種合金粉末經(jīng)均勻混合,初裝、振實裝人特制的純鋁包套火一‘,,經(jīng)真,內(nèi)其密度可達理論密度的空除氣后封閉焊合包勢滲︵︶︶﹄日的。,套擠壓前對樣品采用種不同的溫度加熱保溫其加熱溫度分別為、、、,保溫時間為。熱擠壓實驗在油壓機,,上進行模具加熱溫度為℃各種擠壓模具首先,,反,置人井式爐中充分預熱保溫在

7、熱擠壓過程中用潤滑油潤滑擠迎一壓,比為純鋁包套和擠壓棒直徑分別為和擠。壓錐角為性能檢測將熱擠壓得到的擠壓棒車去包套并機加工成各種規(guī)格的檢圖導熱率隨硅含量的變化測樣。一品在熱物性測試儀上進行熱擴散率測試在日本理由圖可知,隨著材料中硅含量的增加,材料的熱導率呈下學差熱分析儀上進行熱膨脹系數(shù)測試用電子萬能拉伸試驗機,,對材料進行抗拉強度檢測。降趨勢而且熱導性能下降的幅度會隨硅含量的增加而加大其主要原,,因有首先按照復合材料性能的加合規(guī)律低熱導硅相一結果分析與討論的增加肯定會使材料的熱導性能下降,這與理

8、論值變化趨勢是一致的。其次,隨著含硅量的增加,合金形成的富硅粒子、硅相的門材料微觀組織、,,。數(shù)量增多硅相尺寸增大鋁相不能很好地穩(wěn)固硅相從而出現(xiàn)圖為不同硅含量高硅鋁合金在護的微觀組織形貌顆粒分布,如圖金相照片上半部分所富集的條帶,,的不均勻性由圖可知隨著硅含量的增加其經(jīng)熱擠壓后的硅相尺寸也相。,,。狀硅相在這些區(qū)域中可能沒有或者只有很少的鋁基體分布對要大一些這主要有以下兩方面的原因首先是在粉末的制備堆積的硅顆粒有,,,,一可能阻斷了鋁基體的連通結構導致材料內(nèi)部過程中在相同的工藝條件下其冷卻速度相