sic颗粒增强铝基复合材料的电子封装材料制备技术（本科毕业论文设计）.doc
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sic颗粒增强铝基复合材料的电子封装材料制备技术（本科毕业论文设计）,sic颗粒增强铝基复合材料的电子封装材料制备技术（本科毕业论文设计）摘 要本论文运用离心铸造方法制备出沿径向具有截然分离的sic颗粒增强铝基复合材料，实现具有一定体积分数的颗粒增强复合材料的制备，深入研究了离心工艺条件对成型零件的边部组织结构和性能的作用机制。研究结果表明对sicp/al复合材料进行离心铸造成形，可以分...
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SiC颗粒增强铝基复合材料的电子封装材料制备技术（本科毕业论文设计）
摘 要
本论文运用离心铸造方法制备出沿径向具有截然分离的SiC颗粒增强铝基复合材料，实现具有一定体积分数的颗粒增强复合材料的制备，深入研究了离心工艺条件对成型零件的边部组织结构和性能的作用机制。
研究结果表明对SiCp/Al复合材料进行离心铸造成形，可以分离复合材料中密度较大的SiC增强颗粒，复合材料的成形性能较好，零件外形完整光洁、内部组织结构致密，性能优良。
在模具温度为550℃，熔体温度为750℃时，在600rpm和800rpm离心机器旋转速度下，制备出了颗粒组成沿径向分为有SiC颗粒的外增强层、无SiC颗粒的非增强层和有明显孔洞缺陷的内增强层的筒状零件。
对600rpm和800rpm转速下成形零件的微观组织结构、力学性能进行了对比分析，结果表明离心转速800rpm条件下成形试样的孔洞缺陷少于600rpm离心转速下成形试样，组织结构更为致密，SiC颗粒的分布更均匀,SiC颗粒的体积分数也更高；离心转速800rpm条件下成形试样增强层的布氏硬度在120HBW2.5/187.5左右，而无SiC颗粒非增强层的材料硬度大致为80HBW2.5/187.5，这与增强颗粒体积分数急剧变化有着密切联系。
关键词：电子封装材料，碳化硅颗粒增强铝基复合材料, 离心铸造，微观组织结构，力学性能
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 录
中文摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
1绪论 1
1.1 引言 1
1.2 电子封装材料 1
1.2.1 电子封装材料的性能要求 1
1.2.2 电子封装材料的发展及应用 1
1.3 高体积分数复合材料制备方法 4
1.3.1 浸渗法 4
1.3.2 粉末冶金法 4
1.3.3 铸造法 5
1.4 离心铸造成形方法 5
1.4.1 梯度功能材料简介 5
1.4.2 离心铸造原理 6
1.4.3 离心铸造的特点 7
1.5 本课题研究的目的和内容 8
1.5.1 本课题研究的主要目的 8
1.5.2 本课题研究的主要内容 8
2 试验方法和设备 9
2.1 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备 9
2.1.1 实验前的准备工作 9
2.1.2 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备 11
2.2 离心铸造成形筒状零件 12
2.2.1 离心铸造机 12
2.2.2 离心机旋转工艺 13
2.3 性能检测试样制备 14
2.3.1 SiC颗粒体积分数的测量 14
2.3.2 复合材料密度的测量 14
2.3.3 硬度测量 15
2.3.4 微观组织观察 15
2.4 实验技术路线 16
3 实验结果和分析 17
3.1 离心铸造工艺 17
3.1.1 复合材料离心铸造成形的工艺 17
3.1.2 复合材料离心铸造成形的零件 17
3.2 筒状零件微观组织结构观察 19
3.2.1 SiC颗粒增强层的微观组织 19
3.2.2 过渡层的微观组织 21
3.2.3 无SiC颗粒的非增强层的微观组织 21
3.2.4 内增强层的微观组织 22
3.2.5 界面结构分析 23
3.2.6 XRD分析 24
3.3 离心铸造筒状件的性能分析 25
3.3.1 SiC增强颗粒沿径向体积分数变化情况 25
3.3.2 复合材料密度沿径向的变化情况 26
3.3.3 布氏硬度沿径向的变化情况 27
4 结论和展望 28
致 谢 30
参考文献 31
摘 要
本论文运用离心铸造方法制备出沿径向具有截然分离的SiC颗粒增强铝基复合材料，实现具有一定体积分数的颗粒增强复合材料的制备，深入研究了离心工艺条件对成型零件的边部组织结构和性能的作用机制。
研究结果表明对SiCp/Al复合材料进行离心铸造成形，可以分离复合材料中密度较大的SiC增强颗粒，复合材料的成形性能较好，零件外形完整光洁、内部组织结构致密，性能优良。
在模具温度为550℃，熔体温度为750℃时，在600rpm和800rpm离心机器旋转速度下，制备出了颗粒组成沿径向分为有SiC颗粒的外增强层、无SiC颗粒的非增强层和有明显孔洞缺陷的内增强层的筒状零件。
对600rpm和800rpm转速下成形零件的微观组织结构、力学性能进行了对比分析，结果表明离心转速800rpm条件下成形试样的孔洞缺陷少于600rpm离心转速下成形试样，组织结构更为致密，SiC颗粒的分布更均匀,SiC颗粒的体积分数也更高；离心转速800rpm条件下成形试样增强层的布氏硬度在120HBW2.5/187.5左右，而无SiC颗粒非增强层的材料硬度大致为80HBW2.5/187.5，这与增强颗粒体积分数急剧变化有着密切联系。
关键词：电子封装材料，碳化硅颗粒增强铝基复合材料, 离心铸造，微观组织结构，力学性能
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 录
中文摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
1绪论 1
1.1 引言 1
1.2 电子封装材料 1
1.2.1 电子封装材料的性能要求 1
1.2.2 电子封装材料的发展及应用 1
1.3 高体积分数复合材料制备方法 4
1.3.1 浸渗法 4
1.3.2 粉末冶金法 4
1.3.3 铸造法 5
1.4 离心铸造成形方法 5
1.4.1 梯度功能材料简介 5
1.4.2 离心铸造原理 6
1.4.3 离心铸造的特点 7
1.5 本课题研究的目的和内容 8
1.5.1 本课题研究的主要目的 8
1.5.2 本课题研究的主要内容 8
2 试验方法和设备 9
2.1 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备 9
2.1.1 实验前的准备工作 9
2.1.2 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备 11
2.2 离心铸造成形筒状零件 12
2.2.1 离心铸造机 12
2.2.2 离心机旋转工艺 13
2.3 性能检测试样制备 14
2.3.1 SiC颗粒体积分数的测量 14
2.3.2 复合材料密度的测量 14
2.3.3 硬度测量 15
2.3.4 微观组织观察 15
2.4 实验技术路线 16
3 实验结果和分析 17
3.1 离心铸造工艺 17
3.1.1 复合材料离心铸造成形的工艺 17
3.1.2 复合材料离心铸造成形的零件 17
3.2 筒状零件微观组织结构观察 19
3.2.1 SiC颗粒增强层的微观组织 19
3.2.2 过渡层的微观组织 21
3.2.3 无SiC颗粒的非增强层的微观组织 21
3.2.4 内增强层的微观组织 22
3.2.5 界面结构分析 23
3.2.6 XRD分析 24
3.3 离心铸造筒状件的性能分析 25
3.3.1 SiC增强颗粒沿径向体积分数变化情况 25
3.3.2 复合材料密度沿径向的变化情况 26
3.3.3 布氏硬度沿径向的变化情况 27
4 结论和展望 28
致 谢 30
参考文献 31
