化学镀银包覆锂霞石/铜复合材料显微组织和热物理性能

论文摘要

本文利用化学镀方法制得Ag包覆完全的镀银β-锂霞石复合粉体,并利用真空热压烧结工艺成功制备了不同体积分数β-锂霞石为增强体的铜基复合材料,对烧结态的复合材料我们进行了退火和热循环处理。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等方法对镀银β-锂霞石/铜复合材料进行了物相、表面形貌和界面特征分析;利用热膨胀分析和热传导测量设备对镀银β-锂霞石/铜复合材料的烧结态、退火态的热物理性能进行测试和分析。烧结态的复合材料中除β-锂霞石、铜以及银的结晶相之外没有新结晶相的出现。镀银β-锂霞石颗粒在复合材料中分布均匀,没有出现团聚。化学镀银层改善了复合材料中β-锂霞石与铜的界面结合;β-锂霞石与铜的界面清晰,没有发生界面反应。随着β-锂霞石体积分数的增加,复合材料的线平均热膨胀系数降低。通过调节β-锂霞石的体积分数可以调节复合的热膨胀系数。复合材料的热膨胀系数与热错配应力有很大的关系, 20vol%、30vol%、40vol%镀银β-锂霞石/铜复合材料热膨胀系数均明显低于Turner模型的计算值,且热膨胀系数的差值随β-锂霞石体积份数的增加而变大。退火处理可以降低β-锂霞石/铜复合材料的热膨胀系数。这主要是因为退火降低了复合材料中残余热应力和使复合材料的界面结合更加良好。热循环亦有助于复合材料热膨胀系数的降低,在经历多次热循环后其热膨胀系数逐渐趋于稳定。热导率随着β-锂霞石颗粒体积分数的增加而减小。体积分数40%的复合材料其热导率也大于120W/m℃,完全满足电子封装材料对热传导性能的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 锂霞石基本性质及应用研究现状
• 1.2.1 基本性质
• 1.2.2 应用研究现状
• 1.3 粉末冶金法简介
• 1.4 电子封装简介
• 1.4.1 电子封装的层次
• 1.4.2 电子封装材料需求特性
• 1.4.3 电子封装用金属基复合材料性能预估
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 复合材料制备及试验方法
• 2.1 试验用药品
• 2.2 复合材料基体
• 2.3 镀银β-锂霞石/铜复合材料制备
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 物相分析
• 2.4.2 热导率测试
• 2.4.3 热膨胀系数测试
• 2.4.4 显微组织观察
• 第3章 β-锂霞石表面化学镀银涂层的制备与表征
• 3.1 化学镀银简介
• 3.1.1 化学镀银浴组成及其反应机理
• 3.1.2 化学镀银的注意事项
• 3.1.3 镀层性能
• 3.2 非金属粉体化学镀银的影响因素
• 3.2.1 粗化
• 3.2.2 活化
• 3.2.3 表面活性剂（助剂）的影响
• 3.2.4 主盐浓度
• 3.2.5 温度
• 3.2.6 银离子滴加的速度
• 3.2.7 pH 值
• 3.2.8 还原剂浓度
• 3.2.9 粉体的装载量
• 3.3 β-锂霞石化学镀银工艺及表征分析
• 3.3.1 镀银β-锂霞石复合粉体的制备
• 3.3.2 聚乙二醇对化学镀银效果的影响
• 3.3.3 不同装载量对化学镀银效果的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 镀银β-锂霞石/铜复合材料组织结构分析
• 4.1 引言
• 4.2 镀银β-锂霞石/铜复合材料的制备
• 4.2.1 混粉
• 4.2.2 冷压
• 4.2.3 真空热压烧结
• 4.3 物相分析
• 4.3.1 烧结态复合材料物相分析
• 4.3.2 不同温度退火处理对复合材料物相的影响
• 4.4 材料显微组织分析
• 4.4.1 原材料的形貌
• 4.4.2 镀银β-锂霞石/铜复合材料的形貌观察
• 4.4.3 镀银β-锂霞石/铜复合材料界面观察
• 4.5 本章小结
• 第5章 镀银β-锂霞石/铜复合材料的热物理性能
• 5.1 引言
• 5.2 β-锂霞石/铜复合材料的热膨胀性能
• 5.2.1 镀银β?锂霞石体积分数对热膨胀性能的影响
• 5.2.2 不同温度退火处理对热膨胀性能的影响
• 5.2.3 热循环对β?锂霞石/铜复合材料热膨胀性能的影响
• 5.2.4 镀银β?锂霞石/铜复合材料热膨胀系数与 Turner 模型的比较
• 5.3 导热性能
• 5.3.1 引言
• 5.3.2 热导率的测试方法
• 5.3.3 体积分数对复合材料热导率的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢