si-al复合材料文献总结

新型网状结构Sip/Al复合材料的

制备及组织性能研究

文献总结

主要内容：

英文文献翻译EffectofSicontentonmicrostructureandpropertiesofSi/Alcomposites（Si含量对Si／Al复合材料组织和性能的影响）

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Si/Al电子封装材料粉末冶金制备工艺研究

Sip/Al复合材料中的界面和硅相形貌的演变

界面及Si元素含量对Si-Al复合材料导热性能的影响论文简述EffectofSicontentonmicrostructureandpropertiesofSi/Alcomposites（Si含量对Si／Al复合材料组织和性能的影响）:

利用放电等离子体烧结技术制备Si/Al复合材料，研究不同Si含量对复合材料各性能的影响。Si-Al电子封装材料粉末冶金制备工艺研究：

杨培勇等人利用粉末冶金液相烧结技术制备所需复合材料，研究了压制压力、烧结工艺对材料微观组织及性能的影响论文简述Sip/Al复合材料中的界面和硅相形貌的演变

王小峰等人利用挤压铸造法制备Sip/Al复合材料，研究不同高温真空热处理工艺条件下，高体积分数Sip/Al复合材料(φ(Si)=65%)中硅铝界面特征与硅相形貌的演变过程。界面及Si元素含量对Si-Al复合材料导热性能的影响

修子扬等人采用压力浸渗专利技术制备了,体积分数为65%的高体积分数环保型Sip/Al复合材料.研究了基体与增强体中Si含量对材料导热性能的影响。

作为电子封装材料，Si/Al复合材料主要考虑的性能有：

密度较低的密度热导性较高的导热系数热膨胀系数较小的热膨胀系数，与芯片匹配弯曲强度一定的弯曲强度起到支撑保护的作用影响因素复合材料中Si的含量制备工艺参数后续热处理工艺

密度的影响情况①杨培勇等人利用粉末冶金液相烧结技术制备Si/Al复合材料，130μmSi粉与13μm的Al粉按质量1:1混合

压制压力对烧结体密度的影响密度的影响情况

700℃低温烧结压制压力增加，烧结体密度呈上升趋势1000℃高温烧结压制压力增加，烧结体密度较大，但变化不明显压坯压制压力增加，密度呈上升趋势密度的影响情况结果分析：700℃低温烧结：Al液粘度较大，与Si的润湿性差，液相的流动对孔隙的填充作用有限,材料空隙率较大。1000℃高温烧结：Al流动性较好，与Si的润湿性好，材料内部气孔减少，材料密度较大，且随压制压力变化不大。压坯：本身孔隙率较大。

密度的影响情况②放电等离子体烧结，

10μm的Al粉和44μm的Si粉混合制备Si的体积分数分别是50%，55%，60%，65%，70%的Si/Al复合材料。

Si含量对复合材料密度的影响随着Si含量的增加，复合材料气孔率增加（毛细作用影响），导致密度下降Si含量↑密度↓密度的影响情况影响密度的主要因素为材料内部的大小气孔率热导率的影响情况①粉末冶金液相烧结制备过程中压制压力对材料热导率的影响720MPa附近出现峰值热导率的影响情况结果分析:700℃低温烧结：

材料内部空隙率随着压制压力的增大而降低，增强了热导率。1000℃高温烧结：

孔隙率变化不大，但Si-Al界面结合状态改善，大的压制压力下形成适当的冶金结合形态。

压制压力超过720MPa，脆性相Si内部出现微裂纹，缺陷甚至颗粒已经发生解理、破碎。1000℃高温烧结缺陷也无法完全恢复。新的解理面对声子和自由电子的散射相当严重，导致界面热阻增加。热导率的影响情况②粉末冶金液相烧结制备过程中烧结温度和时间对热导率的影响１)提高烧结温度可以促进氧化铝膜的破裂,改善体系的润湿性。促进液态Al的流动和Si颗粒的重排过程的进行,减少材料内部大量存在的孔洞。

2)提高烧结温度和延长烧结时间有利于溶解-析出过程的充分进行

，细小Si颗粒大部分消失,颗粒形状发生钝化。材料内部的界面总数大大减少,界面对自由电子和声子的散射降低,

导致材料的热导率升高

3)通过提高烧结温度和适当延长烧结时间改善体系的润湿性和促进溶解析出过程的进行有利于材料内部高热导Al基体形成连通网络结构。这对于材料内部热量有效地传递。4)1000℃x2h时，材料的热导率最高若继续升高烧结温度或延长烧结时间Si颗粒发生比较严重的团聚和偏析,阻断Al的连通网络结构。热导率的影响情况③修子扬等人采用压力浸渗专利技术制备了体积分数为65%Sip/Al复合材料.平均粒径10

μm高纯Si颗粒,以LG5，LD11，Al-Si20为基体。Si含量对复合材料导热性能的影响随着Si含量的增加热导率逐渐下降，主要是由于Si的热导率比Al要低的多。单晶Si的导热系数为148W／(m·K)，而Al的导热系数为237W／(m·K)

不管是基体还是增强体，增加Si的含量，都是添加了附加相，都会引入Si-Al界面，降低热导。热导率的影响情况热处理对导热性能的影响

复合材料经挤压铸造法制备,制备过程中由于Si和Al的热膨胀系数不匹配,在冷却过程中会在Si一Al界面处引入大量的热错配应力。这种热应力会使得基体合金的晶格发生畸变,从而导致品格产生非谐振,降低热传导性能。

退火的主要目的就是使这种热错配应力降低。因此,复合材料经过退火处理后热导率会上升。热导率的影响情况

影响热导率的主要因素所含相自身的导热性（Si含量）气孔夹杂位错、界面的热阻效应热膨胀系数的影响情况放电等离子体烧结制备复合材料Si含量对热膨胀系数的影响Si的热膨胀系数（4.1x10-6K-1）比Al的热膨胀系数（23.6x10-6K-1）小很多。实验值最低可达到9.2x10-6K-1

Si含量为60%时复合材料热膨胀系数为9.8x10-6K-1

与半导体热膨胀系数相似热膨胀系数的影响情况影响热膨胀系数的因素所含相自身的热膨胀系数弯曲强度的影响情况放电等离子体烧结技术制备Si/Al复合材料Si含量对弯曲强度的影响Si相为脆性相Si/Al复合材料的断裂方式主要