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颗粒增强铝基复合材料导热性能分析

王寅

  颗粒增强铝基复合材料由于其优良的机械性能和热物理性能及其能通过工艺调控对其进行设计从而在电子封装领域具有广泛的应用前景。热导率作为电子封装用颗粒增强铝基复合材料的重要热物理性能指标之一,其主要对颗粒的粒径、形貌、体积分数及基体和颗粒界面等因素较为敏感,但内在规律尚不清楚,因此本文通过实验及模拟的方法对上述诸因素进行了研究。 实验研究表明,SiC颗粒或Si颗粒粒径不同,复合材料的热导率也不同,其随着粒径增大而增加。颗粒粒径不同配比的SiC颗粒或Si颗粒增强铝基复合材料随着粗颗粒的增多,热导率总体呈上升的趋势。界面对复合材料的热导率影响显著,随颗粒界面氧化层厚度的增加,热导率呈下降趋势,但其下降幅度随厚度的增加呈变小的趋势;近球形SiCp/Al复合材料热导率要大于不规则形SiCp/Al复合材料热导率。 模拟研究表明,颗粒增强铝基复合材料热导率随颗粒体积分数增大而减小。随颗粒粒径的增加,复合材料数值模拟热导率稍有变化。而方形颗粒复合材料热导率要低于球形颗粒复合材料热导率。随颗粒粒径不同配比中粗颗粒的增加,复合材料热导率数值模拟结果曲线有两个极值点。随颗粒氧化层厚度的增加,复合材料热导率数值模拟结果呈下降趋势,且下降幅度随氧化层厚度增加而减小。1060基体复合材料热导率要高于ZL101基体复合材料热导率,且两种基体复合材料热导率的差距随增强体颗粒体积分数的增加而减小。 实验模拟数据对比表明,SiCp/Al复合材料数值模拟值总体与实测值较为接近,有一定参考价值,而Sip/Al复合材料数值模拟值均要高于实测值。Sip/Al复合材料热导率实测值要低于SiCp/Al复合材料热导率,但仍满足电子封装要求。……   
[关键词]:颗粒增强铝基复合材料;SiC颗粒;Si颗粒;有限元方法;热导率
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南昌航空大学2010年