三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Al-RSiC復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、具有三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，每一種組成相的特性都能夠被保留，可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和功能的有效調(diào)控。基于此，本論文選取高溫力學(xué)性能優(yōu)異，熱導(dǎo)率高，硬度高、耐磨性好、熱膨脹系數(shù)低的再結(jié)晶碳化硅(RSiC)為基體，選取導(dǎo)熱導(dǎo)電性能優(yōu)異，熔點(diǎn)適中，且與 SiC材料浸潤(rùn)性較好的ZL102Al合金為第二相，利用真空氣壓熔滲法制備具有三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的Al/RSiC復(fù)合材料，已將 RSiC和ZL102Al合金的優(yōu)異性能有機(jī)結(jié)合，預(yù)期該類復(fù)合材料在

2、電子封裝、航空航天、汽車、機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文主要研究了RSiC基體密度對(duì)其力學(xué)性能、熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和體積電阻率等的影響，以及基體密度對(duì)3D-Al/RSiC復(fù)合材料組成呢過、微觀形貌、力學(xué)性能、熱膨脹系數(shù)(CTEs)、熱導(dǎo)率和體積電阻率等的影響，并進(jìn)行了相關(guān)的理論探討。研究的主要結(jié)論如下：
　　(1) RSiC陶瓷的室溫抗彎強(qiáng)度和熱導(dǎo)率隨孔隙率的增大而減小，體積電阻率則隨孔隙率增大而增加，CTEs隨孔隙

3、率的變化較小，但隨溫度的升高而增大。
　　(2)采用真空氣壓熔滲法成功制備出致密度高于98％具有雙連續(xù)三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的Al/RSiC復(fù)合材料；隨SiC體積分?jǐn)?shù)的增大，復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度先增大后減小，體積分?jǐn)?shù)為72%時(shí)達(dá)181MPa，較基體提高了近3倍；體積電阻率隨SiC體積分?jǐn)?shù)而升高，但與基體的體積電阻率相比均降低了約4個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　(3)對(duì)比分析了復(fù)合材料CTEs的實(shí)測(cè)值與Turner公式和混合法則的計(jì)算值，Turne

4、r公式的計(jì)算值更接近實(shí)測(cè)值；RSiC的剛性結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料的CTEs有重要影響，膨脹過程中RSiC能夠有效地束縛Al合金的塑性變形和高溫軟化，使復(fù)合材料的CTEs(4.31~4.65)×10-6/℃遠(yuǎn)低于混合法則的計(jì)算值，且隨 SiC體積分?jǐn)?shù)的增加而減小。
　　(4)在3D-Al/RSiC復(fù)合材料中，存在兩種導(dǎo)熱機(jī)制，即 RSiC基體的聲子導(dǎo)熱和Al合金的自由電子導(dǎo)熱；當(dāng) SiC體積分?jǐn)?shù)從66%增加到83%時(shí)，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率從26