低膨脹材料廣泛應用于電子封裝、熱沉材料和精密結構件等領域。傳統材料由于價鍵結構的原因往往難以滿足低膨脹的特性。本文設計和制備了鈦酸鍶鋇(BST)鐵電陶瓷增強鋁基復合材料,研究了復合材料微觀組織結構與熱物理性能,獲得了具有輕質、高強、低膨脹的BST陶瓷增強鋁基復合材料。采用鈦酸鍶鋇(BST)鐵電陶瓷作為增強體,純鋁和6061鋁合金作為基體,通過放電等離子體燒結(SPS)和熱壓燒結(HP)的方法制備了 BST/Al鋁基復合材料。探索并優化了不同燒結方法的制備工藝,研究了增強相體積分數、基體粒徑、基體合金化對BST/Al鋁基復合材料組織、結構和性能的影響規律,通過退火、熱循環等熱處理工藝調控復合材料近界面區結合與應力狀態,進而改善了復合材料力學、電學、熱物理性能,探討了退火、熱循環工藝對復合材料熱錯配應力的影響機制。研究表明,放電等離子體燒結制備BST/Al復合材料的最佳制備工藝為燒結溫度610℃、保溫時長5min和燒結壓力40MPa。燒結態復合材料中界面平滑,沒有孔洞、裂紋等缺陷,獲得了致密的復合材料樣品。增強相BST和基體Al粒徑尺寸越接近,越有利于增強相的均勻分布。BST/Al復合材料隨...

【文章頁數】：104 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內研究現狀及分析
        1.2.1 國外研究現狀
        1.2.2 國內研究現狀
    1.3 國內外文獻綜述的簡析
    1.4 熱膨脹的物理本質
        1.4.1 熱膨脹系數定義
        1.4.2 由勢能函數討論熱膨脹
        1.4.3 由狀態方程討論熱膨脹
    1.5 負膨脹現象機理及鐵電相變負膨脹
        1.5.1 負膨脹現象與機理
        1.5.2 ABO₃鈣鈦礦結構鐵電陶瓷相變與負膨脹
    1.6 金屬基復合材料
        1.6.1 金屬基復合材料的制備
        1.6.2 金屬基復合材料熱膨脹系數的理論模型
    1.7 主要研究內容及研究方案
        1.7.1 主要研究內容
        1.7.2 研究方案
第2章 試驗材料與試驗方法
    2.1 試驗材料
        2.1.1 基體
        2.1.2 陶瓷增強體
    2.2 復合材料設計
    2.3 復合材料制備工藝
        2.3.1 BST/Al復合材料
        2.3.2 燒結后坯料線切割設計圖
    2.4 復合材料微觀組織結構分析
        2.4.1 復合材料掃描電子顯微鏡觀察
        2.4.2 復合材料透射電子顯微鏡觀察
    2.5 復合材料相結構及相變行為分析
        2.5.1 復合材料物相分析
        2.5.2 復合材料陶瓷物相及相變行為的XRD分析
    2.6 復合材料的熱物理性能及電導率和壓縮性能的表征
        2.6.1 復合材料熱膨脹性能測試
        2.6.2 復合材料電導率性能測試
        2.6.3 復合材料室溫壓縮性能測試
第3章 BST/Al復合材料制備工藝和組織結構
    3.1 引言
    3.2 BST陶瓷粉體的表征
        3.2.1 BST陶瓷粉體的物相分析
        3.2.2 BST陶瓷粉體的居里溫度
        3.2.3 BST陶瓷熱膨脹性能
        3.2.4 BST熱分析
    3.3 SPS燒結溫度探索
        3.3.1 40BST/Al顯微組織結構
        3.3.2 40BST/Al物相分析
        3.3.3 40BST/Al熱膨脹性能分析
    3.4 其他制備工藝探索總結
        3.4.1 BST/Al顯微組織結構
        3.4.2 BST/Al物相分析
        3.4.3 BST/Al熱膨脹性能分析
    3.5 增強相體積分數對 BST/Al 組織結構的影響(基體粉末為28³2μm Al)
        3.5.1 BST/Al顯微組織結構
        3.5.2 BST/Al物相分析
    3.6 鋁粉顆粒細化對BST/Al組織結構的影響(基體粉末為1³μm Al)
        3.6.1 BST/Al顯微組織結構
        3.6.2 BST/Al物相分析
    3.7 基體合金化對BST/Al組織結構的影響(基體粉末為1³μm6061 Al)
        3.7.1 BST/Al顯微組織結構
        3.7.2 BST/Al物相分析
    3.8 本章小結
第4章 BST/Al復合材料熱膨脹、壓縮、電導性能
    4.1 引言
    4.2 增強相體積分數對BST/Al性能影響(基體粉末為 28³2μm Al)
        4.2.1 BST/Al熱膨脹性能分析
        4.2.2 BST/Al常溫壓縮性能分析
        4.2.3 BST/Al常溫電導率性能分析
    4.3 鋁粉顆粒細化對BST/Al性能的影響(基體粉末為 1³μm Al)
        4.3.1 BST/Al熱膨脹性能分析
        4.3.2 BST/Al常溫壓縮性能分析
        4.3.3 BST/Al常溫電導率性能分析
    4.4 基體合金化對BST/Al性能的影響(基體粉末為 1³μm6061 Al)
        4.4.1 BST/Al熱膨脹性能分析
        4.4.2 BST/Al常溫壓縮性能分析
        4.4.3 BST/Al常溫電導率性能分析
    4.5 不同基體BST/Al復合材料熱膨脹性能對比
    4.6 本章小結
結論
參考文獻
致謝



本文編號：4057090