SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的電子封裝材料制備技術(shù)（本科畢業(yè)論文設(shè)計）
摘 要

本論文運用離心鑄造方法制備出沿徑向具有截然分離的SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料，實現(xiàn)具有一定體積分數(shù)的顆粒增強復(fù)合材料的制備，深入研究了離心工藝條件對成型零件的邊部組織結(jié)構(gòu)和性能的作用機制。
研究結(jié)果表明對SiCp/Al復(fù)合材料進行離心鑄造成形，可以分離復(fù)合材料中密度較大的SiC增強顆粒，復(fù)合材料的成形性能較好，零件外形完整光潔、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)致密，性能優(yōu)良。
在模具溫度為550℃，熔體溫度為750℃時，在600rpm和800rpm離心機器旋轉(zhuǎn)速度下，制備出了顆粒組成沿徑向分為有SiC顆粒的外增強層、無SiC顆粒的非增強層和有明顯孔洞缺陷的內(nèi)增強層的筒狀零件。
對600rpm和800rpm轉(zhuǎn)速下成形零件的微觀組織結(jié)構(gòu)、力學性能進行了對比分析，結(jié)果表明離心轉(zhuǎn)速800rpm條件下成形試樣的孔洞缺陷少于600rpm離心轉(zhuǎn)速下成形試樣，組織結(jié)構(gòu)更為致密，SiC顆粒的分布更均勻,SiC顆粒的體積分數(shù)也更高；離心轉(zhuǎn)速800rpm條件下成形試樣增強層的布氏硬度在120HBW2.5/187.5左右，而無SiC顆粒非增強層的材料硬度大致為80HBW2.5/187.5，這與增強顆粒體積分數(shù)急劇變化有著密切聯(lián)系。


關(guān)鍵詞：電子封裝材料，碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料, 離心鑄造，微觀組織結(jié)構(gòu)，力學性能

ABSTRACT

This paper investigates the centrifugal casting processing of SiCp/Zl104 composites cylinder, it is aimed to separate SiC particle dispersed in molten SiCp/Zl104 composites along radial direction, and to achieve a particle reinforced composites with certain volume fraction finally. The effect of centrifugal casting process on the microstructure and mechanical properties is researched deeply.
The results show that it is helpful for centrifugal casting process to obtain SiC particle reinforced aluminium matrix, it can separate SiC reinforced particle with quite large density. The formability of SiCp/Zl104 composites is well. Under such technology, a cylindrical component with bright integrity, compact microstructure and excellent performance can be obtained .
When the die temperature is 550℃, the melt temperature is 750℃ and the centrifugal speed is 600 rpm and 800 rpm respectively, cylindrical parts were prepared, which is made of outer reinforced zone、free particle zone and inner reinforced zone along radial direction.
The microstructure and properties of the cylindrical parts formed under centrifugal speed with 600 rpm and 800 rpm respectively have been analyzed. For the samples prepared under 800rpm, the hole is less , the microstructure is more dense and the distribution of SiC particle is more uniform and the SiC volume fraction is higher too,compared with that prepared under 600rpm. On the other hand, the hardness of sample located in the reinforced zone is about 120HBW2.5/187.5, and in the free particle zone is 80HBW2.5/187.5, which have close relationship with the sharp change of the volume fraction of SiC particle reinforced.


Key words：electronic packaging materials, SiC particle reinforced aluminium matrix composites，centrifugal casting，microstructure，mechanical property


目 錄

中文摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
1緒論 1
1.1 引言 1
1.2 電子封裝材料 1
1.2.1 電子封裝材料的性能要求 1
1.2.2 電子封裝材料的發(fā)展及應(yīng)用 1
1.3 高體積分數(shù)復(fù)合材料制備方法 4
1.3.1 浸滲法 4
1.3.2 粉末冶金法 4
1.3.3 鑄造法 5
1.4 離心鑄造成形方法 5
1.4.1 梯度功能材料簡介 5
1.4.2 離心鑄造原理 6
1.4.3 離心鑄造的特點 7
1.5 本課題研究的目的和內(nèi)容 8
1.5.1 本課題研究的主要目的 8
1.5.2 本課題研究的主要內(nèi)容 8
2 試驗方法和設(shè)備 9
2.1 碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料的制備 9
2.1.1 實驗前的準備工作 9
2.1.2 碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料的制備 11
2.2 離心鑄造成形筒狀零件 12
2.2.1 離心鑄造機 12
2.2.2 離心機旋轉(zhuǎn)工藝 13
2.3 性能檢測試樣制備 14
2.3.1 SiC顆粒體積分數(shù)的測量 14
2.3.2 復(fù)合材料密度的測量 14
2.3.3 硬度測量 15
2.3.4 微觀組織觀察 15
2.4 實驗技術(shù)路線 16
3 實驗結(jié)果和分析 17
3.1 離心鑄造工藝 17
3.1.1 復(fù)合材料離心鑄造成形的工藝 17
3.1.2 復(fù)合材料離心鑄造成形的零件 17
3.2 筒狀零件微觀組織結(jié)構(gòu)觀察 19
3.2.1 SiC顆粒增強層的微觀組織 19
3.2.2 過渡層的微觀組織 21
3.2.3 無SiC顆粒的非增強層的微觀組織 21
3.2.4 內(nèi)增強層的微觀組織 22
3.2.5 界面結(jié)構(gòu)分析 23
3.2.6 XRD分析 24
3.3 離心鑄造筒狀件的性能分析 25
3.3.1 SiC增強顆粒沿徑向體積分數(shù)變化情況 25
3.3.2 復(fù)合材料密度沿徑向的變化情況 26
3.3.3 布氏硬度沿徑向的變化情況 27
4 結(jié)論和展望 28
致 謝 30
參考文獻 31