三維互穿網(wǎng)絡結構Al-RSiC復合材料的制備及性能研究.pdf

1、具有三維互穿網(wǎng)絡結構的復合材料，每一種組成相的特性都能夠被保留，可實現(xiàn)對復合材料結構和功能的有效調控?；诖耍菊撐倪x取高溫力學性能優(yōu)異，熱導率高，硬度高、耐磨性好、熱膨脹系數(shù)低的再結晶碳化硅(RSiC)為基體，選取導熱導電性能優(yōu)異，熔點適中，且與 SiC材料浸潤性較好的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)絡結構的Al/RSiC復合材料，已將 RSiC和ZL102Al合金的優(yōu)異性能有機結合，預期該類復合材料在

2、電子封裝、航空航天、汽車、機械制造等工業(yè)領域具有廣闊的應用前景。本論文主要研究了RSiC基體密度對其力學性能、熱膨脹系數(shù)、熱導率和體積電阻率等的影響，以及基體密度對3D-Al/RSiC復合材料組成呢過、微觀形貌、力學性能、熱膨脹系數(shù)(CTEs)、熱導率和體積電阻率等的影響，并進行了相關的理論探討。研究的主要結論如下：
　　(1) RSiC陶瓷的室溫抗彎強度和熱導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)絡結構的Al/RSiC復合材料；隨SiC體積分數(shù)的增大，復合材料的抗彎強度先增大后減小，體積分數(shù)為72%時達181MPa，較基體提高了近3倍；體積電阻率隨SiC體積分數(shù)而升高，但與基體的體積電阻率相比均降低了約4個數(shù)量級。
　　(3)對比分析了復合材料CTEs的實測值與Turner公式和混合法則的計算值，Turne

4、r公式的計算值更接近實測值；RSiC的剛性結構對復合材料的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，使復合材料的CTEs(4.31~4.65)×10-6/℃遠低于混合法則的計算值，且隨 SiC體積分數(shù)的增加而減小。
　　(4)在3D-Al/RSiC復合材料中，存在兩種導熱機制，即 RSiC基體的聲子導熱和Al合金的自由電子導熱；當 SiC體積分數(shù)從66%增加到83%時，復合材料的熱導率從26