高体分SiCpAI复合材料的制备与性能研究.pdf

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1、作者姓名学位类型学科、专业研究方向导师及职称2011年4月／Al学!IXllllllIIFIIIIJIIIIFJIfIllJ{Y1887130，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：私去相蝴么、习第够研翩丧枷亨蹿孵么／7牺蚶稍州屯粥碱椭劬榉研却洲∞硝奉乞z毫嗍闷律懈柏1刚I乃”缈删柳孑陆丕碣导航别诫钮出斌赫叫奄闺砍弓得的研究成人已经发表学位或证书中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：李南益签字日期：loll年L}月髟日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解

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3、制件制备工艺来提高复合材料热导率方案的可行性。以粒径从F500至F100的SiC颗粒为原料进行双粒度或三粒度级配混合，振实后经无压熔渗制备了SiC体积分数为58％～65％的SiC。／A1复合材料。随着SiC粒径的增大，SiC。／At复合材料的抗弯强度从340降低到246MPa；复合材料热控性能优良，热导率在175～193W·m～·℃q之间，且热导率随SiC颗粒粒径的增大而增大；室温至1OO℃的平均线膨胀系数变化范围为6．41～8．0lX1O。6℃～，SiC颗粒粒径的增大提高了SiC粉体的振实密度，从而降低了复合材

4、料的热膨胀系数。SiC氧化产生的Si0。膜包裹在SiC表面阻碍了界面处热量的传导，因而对复合材料热导率影响显著，当Si0。膜厚度从Onm增加到1026nm，热导率降幅较大，从188W·m一·℃叫降到l30W·m一·℃～，界面热导从1．2×108W·m～·℃。降到0．11X108W·m～·℃～，界面热导下降速率随界面层厚度的增加而减缓。以F220、F500、F600三种规格的SiC混合粉制备的预制件在500℃、1100℃、1200℃下煅烧后无压熔渗液态铝合金制备的SiC，／At复合材料组织致密；SiC颗粒间的Si0

5、。烧结颈形成骨架使得复合材料的抗弯强度下降；复合材料的平均线膨胀系数在6．22"--"7．33×1O祁℃。1之间，Si0：增加了铝基体中陶瓷含量，使复合材料的热膨胀系数降低；Si0。薄膜增大了SiC，／A]复合材料的界面热阻，导致复合材料热导率大幅度下降。以硅溶胶作为烧结助剂制各的SiC预制件在高温下氧化增重过大，且煅烧后强度不足，但是添加一定量NaOH溶液能够降低SiC的氧化量和烧结温度，SiC氧化增重随着Na。0mSi0。含量的增大而增大。预制件在800℃煅烧后即能获得足够的强度并且控制素坯中Si0。量低于1

6、．5％。硅溶胶中的Si0。以颗粒形态存在于SiC预制件中j其对阻碍界面热量传导的影响比包裹态的SiO。膜弱，SiC，／At复合材料热导率和热扩散系数分别为146W·m～·℃～、0．65cm2．Sec～，高于SiC预制件在1200℃煅烧后制备的复合材料，证实了调整预制件的制备工艺能够提升复合材料热导率。关键词：界面热阻；热导率；体积分数，热膨胀系数；抗弯强度efractionSiCp／AIresearchingnhavegreatpotentialinthepertiessuchashighstrength，hig

7、hmodulus，goodwear—resisting，lowdensity，highthermalconductivityandlowcoefficientofthermalexpansionetc．StructureandpropertiesofhighvolumefractionSiCp／AlcompositesfabricatedbypressurelessinfiltrationofliquidaluminumalloyintotappedSiCpowderwereresearched，thepaper

8、investigatedtheeffectofthicknessofinterfacelayeroninterfacethermalresistanceofcompositesaswellastheeffectofcalcinationtemperatureonpropertiesofcomposites，andthentodiscusstheprobabilityofr