一种制备三维互穿结构3D-SiC/Al复合材料的方法

摘要

本发明涉及一种制备三维互穿结构3D‑SiC/Al复合材料的方法，包括3D‑SiC预制件制备及后续无压熔渗制备3D‑SiC/Al复合材料过程。其中，3D‑SiC预制件应用在后续的无压熔渗3D‑SiC/A复合材料时，根据所用的铝合金成分可对其进行或不进行氧化预处理。本发明的复合材料中SiC含量在50～73vol％，复合材料的密度可达2.90～3.1g/cm²，热导率达到232W/(m·℃)，热膨胀系数低至5.72×10^‑6/℃，抗弯强度可达330MPa，综合性能满足电子封装材料必须具有的低膨胀系数、高热导率和足够的抗弯强度等技术性能要求。

主权项

一种制备三维互穿结构3D‑SiC/Al复合材料的方法，其特征在于：具体步骤如下：a、将SiC微粉和聚碳硅烷的二甲苯溶液混合搅拌均匀，待二甲苯自然挥发后可得到表面涂有聚碳硅烷的SiC粉末，然后压制成SiC素坯；b、将步骤a制备的SiC素坯放置于管式气氛炉中在氮气保护下升温至500～1100℃保温1～2h，随炉冷至室温后取样；c、将经b步骤处理SiC素坯试样置于高温烧结炉中在氩气保护下升温至1600～2100℃保温1～5h后冷至常温取样，得到SiC呈连续相分布的3D‑SiC预制件；d、将步骤c制备的3D‑SiC预制件放置于箱式电阻炉中升温至800～1400℃保温1～4h，随炉冷至室温，得到表面氧化预处理的三维互穿的3D‑SiC预制件；e、将步骤d制备的3D‑SiC预制件放置在装有铝合金的陶瓷方舟内，3D‑SiC预制件置于铝合金上方，然后将陶瓷方舟推入管式气氛炉中，在氮气气氛下升温至800～1200℃，保温1～3h完成无压熔渗过程，然后随炉冷却至600℃以下出炉，即可得到SiC陶瓷相和铝合金相呈连续相均匀分布并各自形成三维互穿结构的3D‑SiC/Al复合材料；其中，当铝合金中的Si含量高于Al与SiC反应体系的平衡Si含量时，步骤c制备的3D‑SiC预制件可以进行步骤d处理，也可以不进行步骤d处理，直接进行步骤e的处理；当铝合金中的Si含量低于Al与SiC反应体系的平衡Si含量时，步骤c制备的3D‑SiC预制件则必须进行步骤d处理。