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1、材料導(dǎo)報(bào)年月第卷第期硅含量對(duì)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(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,長(zhǎng)沙摘要針對(duì)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(jié)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(wàn)能電子拉伸機(jī)差熱分析儀熱物性測(cè)試儀等、。,設(shè)備系統(tǒng)測(cè)試和分析了該材料的顯微組織力學(xué)和熱物理性能結(jié)果表明隨著合金中硅含量的增加經(jīng)熱擠壓后的硅,熱導(dǎo)性相尺寸相對(duì)要粗大一些材料的熱導(dǎo)率呈下降趨勢(shì)能下降的幅度會(huì)隨含量的增加而加大熱膨脹系數(shù)下降材料的杭拉
2、強(qiáng)度下降。一關(guān)鍵詞快速凝固真空包套熱擠壓合金氣密性導(dǎo)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?jī)H為金屬基電和的過(guò)共晶高硅鋁合金材料并研究了硅含量對(duì)材料微觀六子封裝材料的,且具有很好,、、。的熱導(dǎo)性能熱膨脹系數(shù)能與電組織導(dǎo)熱性熱膨脹系數(shù)和力學(xué)性能的影響路板廣泛使用的半導(dǎo)體材料相,因此,、機(jī)殼匹配作為基片襯底實(shí)驗(yàn)及蓋板等材料可保證電子器件在使用過(guò)程中不致受熱或開(kāi)裂而。材料制備過(guò)早失效工藝流程為霧化制粉粉末過(guò)篩真空包套熱,擠壓一機(jī)加。由于的活
3、性很高在快速凝固制粉時(shí)不可避免地會(huì)形成工制樣性能測(cè)試一層氧化膜,導(dǎo)致致密化過(guò)程中合金元素的相互擴(kuò)散受到阻礙,粉末制備一,,。一、,難以形成冶金粘結(jié)因此需要采用一些特殊的致密化工藝對(duì)將配制好的合金在感應(yīng)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(yīng)用最廣泛的致密化技術(shù)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(shí)由于粉末含有大粉末漿料流經(jīng)篩網(wǎng)過(guò)濾掉粗大的金屬及雜物,,
4、,甩干機(jī)中進(jìn)行脫水處理,、,量的初晶硅相材料的塑性較差同時(shí)由于相顆粒硬度高加經(jīng)烘干過(guò)篩制得各種實(shí)驗(yàn)所需粉末。劇,其制粉工藝參數(shù)見(jiàn)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(guó)內(nèi)外已有人利用噴射沉積粉末冶金技術(shù)制備出了熔煉溫度噴嘴孔徑霧化氣體氣體壓力噴腔類(lèi)型含量在,且以?xún)?nèi)的過(guò)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(qiáng)耐磨合金的,。研究上至今未見(jiàn)更高含量的高硅鋁合金制備技術(shù)的報(bào)道實(shí)驗(yàn)按要求配制了硅含量分別為與的種高硅,一,本實(shí)驗(yàn)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(xué)分析成分見(jiàn)表利用氣霧化水冷將其制備二一一國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)資助項(xiàng)目?！罘寂?,副教授,博一一年生士研究生硅含量時(shí)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(duì)種成分的合金粉末進(jìn)行過(guò)目的篩分處理其的自生復(fù)合材料,其硅含量對(duì)材料熱導(dǎo)性能的影響可以用。模型,口進(jìn)行加合計(jì)算。其表達(dá)式模型如下具體編號(hào)及組成見(jiàn)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(zhǎng),戊人十乙編一、人一編少,,、、、化學(xué)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(chēng)人分別為顆粒編號(hào)、復(fù)合材料的導(dǎo)熱率。。八拌基體余量簇根據(jù)理論模型計(jì)算的種含量材料的熱導(dǎo)率余量理論值以及實(shí)驗(yàn)所得的測(cè)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(shí)裝人特制的純鋁包套火一‘,,經(jīng)真,內(nèi)其密度可達(dá)理論密度的空除氣后封閉焊合包勢(shì)滲︵︶︶﹄日的。,套擠壓前對(duì)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(shí)間為。熱擠壓實(shí)驗(yàn)在油壓機(jī),,上進(jìn)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(yù)熱保溫在
7、熱擠壓過(guò)程中用潤(rùn)滑油潤(rùn)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(cè)將熱擠壓得到的擠壓棒車(chē)去包套并機(jī)加工成各種規(guī)格的檢圖導(dǎo)熱率隨硅含量的變化測(cè)樣。一品在熱物性測(cè)試儀上進(jìn)行熱擴(kuò)散率測(cè)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(dǎo)率呈下學(xué)差熱分析儀上進(jìn)行熱膨脹系數(shù)測(cè)試用電子萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī),,對(duì)材料進(jìn)行抗拉強(qiáng)度檢測(cè)。降趨勢(shì)而且熱導(dǎo)性能下降的幅度會(huì)隨硅含量的增加而加大其主要原,,因有首先按照復(fù)合材料性能的加合規(guī)律低熱導(dǎo)硅相一結(jié)果分析與討論的增加肯定會(huì)使材料的熱導(dǎo)性能下降,這與理
8、論值變化趨勢(shì)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(mén)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(hù)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(méi)有或者只有很少的鋁基體分布對(duì)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(jié)構(gòu)導(dǎo)致材料內(nèi)部過(guò)程中在相同的工藝條件下其冷卻速度相
