硅铝合金电子封装材料创新实验报告.pptVIP

图23 合金材料X射线衍射物相分析 实例2： 图24 合金材料的断口扫描照片 实例2： 图25 合金材料各组分的硬度 实例2： 实例2 相关性能测试数据列表 密度 g/cm3 抗弯强度/MPa 硬度/HB CET/×10-6 TE W/m·K 2.51（98%） 235 143 10.1 155 ? ? ? 专利号：201110297421.1 衷心感谢蒋阳老师的悉心指导，感谢杨奔师兄在实验中给予的帮助，感谢学校的创新实验基金的资助！ * 上面介绍了制备硅铝合金材料的种种方法，每种方法都各有优劣。 如熔铸法适用于硅含量较低的硅铝合金制备；喷射沉积技术在国外已经用硅铝合金的工业化生产，但此法对设备要求相当严格，且国内在此方面研究较少；若采取熔渗法，由于硅铝之间的润湿性较差，且多连通孔隙的硅骨架也很难制备，最主要的是硅铝之间的成分无法做到精确的控制。 通过比较本实验采用粉末冶金真空热压烧结法来制备硅铝合金材料，因为这种方法操作简单、对组分的控制较易，且实验过程周期短、成本低，最主要的是通过次法可以获得高致密的合金材料。 实验原料： 纯铝粉：尺寸30μm，产地河南远洋铝业有限公司，主要元素含量 Al99.97%、Fe0.0112%、Cu0.0045%、Si0.0121%、水份0.0068% 硅铝粉：硅含量75%的硅铝合金粉，尺寸45μm 主要设备： 60T液压机、自制真空气氛烧结炉包括（高频感应加热装置、热压 装置、真空控制装置） 金相所用设备为NEOPHAT金相显微镜、 FEISirion 200(10KV)场发射扫描电子显微镜、 Rigaku2D/MAX22550PC型X射线衍射仪 理论计算材料配比（质量比） 混料 装料压坯 烧结 机加工 热等静压 性能测试 1.混料 按照比例称量两种粉末，然后将两种粉装入塑料容器内，将装有混合粉末的容器放在V型混料机上旋转6小时，以保证两种粉末混合均匀 2.预压制 将混合均匀后的粉末装入特种钢模具中进行预压制，模具表面上涂有氮化硼酒精 溶液。此过程 在60T双柱油压机上完成。 3.烧结 模具放入真空气氛烧结炉内，打开真空泵，把炉腔抽成真空状态，然后通入氩气，如此循环几次，待彻底把炉内空气排净之后开始加热。烧结加热方法：在低温下（400-500℃）加压（50-100MPa）且保温保压一段时间，升至烧结温度（700-900℃）保温，再降至400-500℃时进行保温保压，之后随炉冷却至室温。烧结过程是在自制真空烧结炉中完成。 4.热等静压 烧结体在等静压高压容器内，同一时间受高温和高压的联合作用，强化压制与烧结过程，改善了烧结体的晶粒结构，消除材料内部颗粒间的缺陷和孔隙，能很好的提高材料的致密度和强度。热等静压法是消除烧结体内部残存微量孔隙和提高烧结体相对密度的有效方法。据文献报道，热等静压工艺为压力180MPa、温度520℃的条件下保温保压4个小时下效果最好。本实验也采取此工艺。 5.机加工 热等静压之后把烧结的试样加工成φ10×2-3mm的热导试样，5×5×50mm的热膨胀试样，5×5×40mm的抗弯强度试样和4×4×4mm的金相试样。 图1 不同硅含量硅铝合金密度值 图2 不同硅含量硅铝合金热膨胀系数值 图3 不同硅含量硅铝合金热导率值 图4 不同硅含量硅铝合金抗弯强度值 图5 不同硅含量硅铝合金硬度值 不同组分硅铝合金组织金相图 A 40%SiAl；B 50%SiAl ；C 60%SiAl 图6 图7 图8 热等静压对硅铝性能的影响 经过热等静压后，硅铝合金各方面的性能均有所提高。下面我们对热等静压对各个性能的影响逐一分析。 1.密度 从图1中可以看出，硅铝合金经过热等静压后密度都有提高，说明热等静压对消除颗粒之间的孔隙还是很有帮助的，对于材料的致密化较为理想。而图7则更直接的反映出材料经过热等静压后，材料内部致密程度的变化。 2.热膨胀系数 从图2中可以看出，热等静压后合金材料的热膨胀系数减小了。这主要是因为合金经过热等静压后，材料内部的残余应力减少，且随着合金密度的增加，合金材料内部孔洞、孔隙的减少，硅铝界面的结合的改善。所以经过热等静压后的合金材料热膨胀系数减小。 3.热导 从图3中可以看出，硅铝合金经过热等静压后热导率有所提高。热导率的高低与材料内部的孔隙、缺陷有很大的关系。有孔隙的存在必然会造成热传导的空挡，使传导受阻，导致热导率偏低。解决这个问题最好的办法就是把材料的致密度变高。 4.抗弯强度、硬度 从图4中可以清楚的看到，经过热等静压后的材料抗弯强度有明显提高，主要原因应跟合金材料密度的提高有很大关系。材料内部缺陷越多，材料的力学性能就越差。热等静压使得材料致密度升高，从而减少