颗粒弥散型复合材料导热性能的分形分析

采用有限体积方法对颗粒弥散型复合材料分形模型的导热性能进行数值模拟,探讨了不同因素对导热性能的影响规律.研究结果表明:随着导热颗粒填充率的增加,复合材料导热性能呈非线性增大的趋势变化;在填充率相同的情况下,导热颗粒弥散和团聚的形态与方向对导热性能有很大影响;增强颗粒在热流传递方向上的接触性而形成高导热通路是提高复合材料导热性能的主要途径.     

镀层对金刚石/玻璃复合材料性能的影响

为满足现代电子工业日益增长的散热需求,急需研究和开发新型高导热陶瓷(玻璃)基复合材料,而改善复合材料中增强相与基体的界面结合状况是提高复合材料热导率的重要途径.本文在对金刚石和镀Cr金刚石进行镀Cu和控制氧化的基础上,利用放电等离子烧结方法制备了不同的金刚石增强玻璃基复合材料,并观察了其微观形貌和界面结合状况,测定了复合材料的热导率.实验结果表明:复合材料中金刚石颗粒均匀分布于玻璃基体中,Cu/金刚石界面和Cr/Cu界面分别是两种复合材料中结合最弱的界面;复合材料的热导率随着金刚石体积分数的增加而增加;金刚石/玻璃复合材料的热导率随着镀Cu层厚度的增加而降低,由于镀Cr层实现了与金刚石的化学结合以及Cr在Cu层中的扩散,镀Cr金刚石/玻璃复合材料的热导率随着镀Cu层厚度的增加而增加.当金刚石粒径为100μm、体积分数为70%及镀Cu层厚度为约1.59μm时,复合材料的热导率最高达到约91.0 W·m-1·K-1.     

球磨时间对Cu/MgCu_2复合材料组织与性能的影响

采用机械合金化+热压烧结制备Cu/MgCu2复合材料.研究Mg-83.7Cu配比成分的Mg、Cu元素粉末经不同球磨时间后的物相和颗粒尺寸的变化,以及在650℃,1h热压工艺下所获得的Cu/MgCu2复合材料的组织与性能.结果表明:随着球磨时间的增加,Mg、Cu粉末的衍射峰不断宽化,粉末颗粒经历一个由粗到细的转变过程,且在前20h变化明显;且随着粉末球磨时间的增加,Cu/MgCu2复合材料的组织分布均匀,晶粒尺寸细化,致密度高,复合材料的维氏硬度、抗压强度、抗弯强度及断裂韧性也均增加,但球磨时间超过20h后增加缓慢.     

超声波化学镀铜制备钼铜复合粉体

利用超声波化学镀铜技术在钼粉表面进行化学镀铜;探讨预处理、超声波和施镀工艺对钼粉表面化学镀铜的影响;利用X射线衍射判断相组成,用X射线光电子能谱溅射分析复合粉末元素分布,用扫描电镜观察镀覆层的形貌.研究结果表明:通过严格的镀前预处理工艺可以增加钼粉表面的活化点;以乙二胺四乙酸(EDTA)和三乙醇胺(TEA)为双络合剂,在施镀过程中引入超声波,温度和pH值分别控制在50～55 ℃和12.5～13.0,实现钼粉表面的化学镀铜,沉积速度快,复合粉末分散性好;纳米铜微晶吸附在钼粉末周围形成粗糙表面,复合粉末中含有Cu2O,这是纳米Cu微晶颗粒自发氧化的结果.     

锦纶织物纳米四氧化三铁颗粒化学复合镀铜

采用纳米颗粒化学复合镀技术,实现锦纶织物纳米Fe3O4颗粒复合镀铜.借助SEM、EDX、XRD及TG,研究镀层表面形貌、成份和结构以及织物热性能,测试镀铜织物的电磁波屏蔽、表面比电阻和耐磨性能.实验结果表明,较普通镀铜织物,纳米Fe3O4复合镀铜层表面粗糙度有所增加,镀层晶格结构没有改变,但晶粒尺寸有所减小,热性能变化不明显,耐磨性稍有增强.当增重率相同时,纳米Fe3O4复合镀铜织物电磁波屏蔽性能较普通镀铜织物有所降低;随着增重率的增加,平均屏蔽效能逐渐增大,表面比电阻逐渐减小.     

表面镀铜C_f对Mg_2Si力学及导电性能的影响

采用机械合金化与热压烧结相结合的方法制备Cf/Mg_2Si复合材料,研究表面镀铜Cf对该复合材料组织、性能的影响.结果表明:Mg_2Si中加入表面电化学包覆镀Cu的短Cf后并未生成新相,而是均匀分布在Mg_2Si中,与基体之间界面平直,结合良好,说明界面反应得以抑制.随着Cf质量分数的增加,复合材料的致密度降低,硬度、抗压强度和抗弯强度呈先增大后减小的趋势,当Cf质量分数达到1.5%时,复合材料的综合性能最佳,此时,硬度为302.7HV,抗压强度为143 MPa,抗弯强度为34.6 MPa,电导率为12.85×103 S·m-1.     

薄毡叠层炭/炭复合材料的高温导热性能

对薄毡叠层结构的炭纤维预制体采用化学气相沉积（CVD）和沥青浸渍增密工艺,制备具有粗糙层热解炭结构和光滑层热解炭与沥青炭复合结构的2种炭／炭复合材料;用JR-3型热物性测试仪测试垂直炭纤维叠层方向室温至800℃的导热性能,并对其导热机制进行分析。研究结果表明：具有粗糙层热解炭结构的样件A的导热系数随温度升高先下降,在400℃后导热系数变化平缓;具有光滑层热解炭及少量沥青炭结构的样件B的导热系数随温度升高先上升,在300℃后导热系数变化平缓;样件A较样件B的导热系数高。2种炭／炭复合材料的导热机理主要由声子导热决定,不同基体炭结构使得2种声子散射机理对导热性能的贡献不一样,粗糙层热解炭结构的样件A的高温导热性能主要由声子间散射路程和比热容的综合作用所决定;光滑层热解炭和少量沥青炭复合结构的样件B的高温导热性能主要由结构不均匀引起的卢子散射和比热容的共同作用所决定。     

TiB_2含量对AlN-TiB_2复合材料导热性能的影响

采用热压烧结工艺制备了AlN-TiB2复合材料。通过激光导热仪,研究了TiB2含量对材料导热性能的影响。结果表明：随着TiB2含量的增加,复合材料的热导率逐渐下降,当TiB2含量增至50wt%时,热导率由102.9W.m-1.K-1下降到36.6W.m-1.K-1,并对A1N-TiB2的相组成和显微结构进行了观察分析。     

镀钛金刚石增强玻璃基复合材料的性能

现代电子封装迫切需要开发新型高导热陶瓷(玻璃)基复合材料.本文在对镀钛金刚石进行镀铜和控制氧化的基础上,利用放电等离子烧结方法制备了金刚石增强玻璃基复合材料,并观察了其微观形貌和界面结合情况,测定了复合材料的热导率和热膨胀系数.实验结果表明:复合材料微观组织均匀,Ti/金刚石界面是复合材料中结合最弱的界面,复合材料的热导率随着金刚石粒径和含量的增大而增加,而热膨胀系数随着金刚石含量的增加而降低.当金刚石粒径为100μm、体积分数为70%时,复合材料热导率最高达到了40.2W·m-1·K-1,热膨胀系数为3.3×10-6K-1,满足电子封装材料的要求.     

高导热低热膨胀Al-20％Si/石墨片复合材料的制备与性能研究

采用真空热压烧结工艺制备高导热、低热膨胀的Al-20％Si/石墨片复合材料,探讨了热压强度、烧结温度和时间、石墨含量等工艺参数对复合材料导热性能的影响.采用金相显微镜观察复合材料的微观形貌,采用激光热导仪、膨胀系数分析仪以及电子万能测试机测试复合材料的导热系数、热膨胀系数和三点抗弯曲强度.结果表明:Al-20％Si/石墨片复合材料结构较为致密,石墨片在铝基基体中分散均匀;不同的工艺参数对复合材料的导热性能有明显影响,热压强度和温度越高,烧结时间越长,复合材料的导热性越好.当石墨质量分数为5％,热压强度45 MPa,烧结温度450℃,时间60 min时,垂直方向z导热系数约44 W·m-1·K-1,热膨胀系数约15×10-6/℃;但复合材料在三点弯曲压力下呈脆性断裂,抗弯曲强度仍待提高.     

Sintering behavior and thermal conductivity of nickel-coated graphite flake/copper composites fabricated by spark plasma sintering

Nickel-coated graphite flakes/copper (GN/Cu) composites were fabricated by spark plasma sintering with the surface of graphite flakes (GFs) being modified by Ni-P electroless plating. The effects of the phase transition of the amorphous Ni-P plating and of Ni diffusion into the Cu matrix on the densification behavior, interfacial microstructure, and thermal conductivity (TC) of the GN/Cu composites were systematically investigated. The introduction of Ni-P electroless plating efficiently reduced the densification temperature of uncoated GF/Cu composites from 850 to 650℃ and slightly increased the TC of the X-Y basal plane of the GF/Cu composites with 20vol%-30vol% graphite flakes. However, when the graphite flake content was greater than 30vol%, the TC of the GF/Cu composites decreased with the introduction of Ni-P plating as a result of the combined effect of the improved heat-transfer interface with the transition layer, P generated at the interface, and the diffusion of Ni into the matrix. Given the effect of the Ni content on the TC of the Cu matrix and on the interface thermal resistance, a modified effective medium approximation model was used to predict the TC of the prepared GF/Cu composites.     

Enhancing thermoelectric performance of Cu-modified Bi0.5Sb1.5Te3 by electroless plating and annealing

With the capacity of energy conversion from heat to electricity directly, thermoelectric materials have been considered as an alternative solution to global energy crisis. In this work, Cu modified Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3(BST)composites are prepared by a facile electroless plating Cu method, spark plasma sintering, and annealing. The annealed 0.22 wt.%Cu/BST has an enhanced peak Figure of Merit(z T) of ~ 0.71 at 573 K with high average z T of0.65 in the wide temperature range between 300 and 573 K. Due to the significant increase of electrical conductivity and low lattice thermal conductivity, the annealed 0.22 wt.%Cu/BST shifts peak z T to high temperature, and shows 492% enhancement than that of pristine BST with z T of 0.12 at 573 K. Through detailed structural characterization of the annealed 0.22 wt.%Cu/BST, we found that Cu can dope into BST matrix and further form Cu2 Te nanoprecipitates, dislocations, and massive grain boundaries, leading to a low lattice thermal conductivity of 0.30 Wm-1 K-1 in the annealed 0.22 wt.%Cu/BST. Such enhanced peak z T in high-temperature and high average z T in the wide temperature range shows that the electroless plating Cu method and annealing can improve the thermoelectric performance of commercial BST and expand the applicability of Bi_2Te_3 thermoelectric materials in the power generations.     

PAN／Cu／Ni纤维及复合材料的电磁屏蔽性能

用聚丙烯腈纤维经化学镀铜再电镀镍制成的导电ＰＡＮ／Ｃｕ／Ｎｉ纤维作填料，与ＨＩＰＳ树脂熔融共混，制备了导电复合材料．对纤维表面镀层的形态结构、导电性及复合材料的导电性和电磁屏蔽性（包括导电填料量、混炼时间及纤维表面处理等）进行了深入地研究．同时对复合材料电磁屏蔽的理论值与实验值做了比较．     

银粉活化镀铜、界面结构与性能

将经硅烷偶联剂KH-560改性后的银粉均匀涂覆到预固化的环氧树脂表面,银粉经过处理后可作为活性中心活化化学镀铜,得到致密、导电性高、结合力强的铜镀层。采用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线测厚仪、能谱仪（EDS）、电阻测试仪等手段系统研究了KH-560改性后银粉的化学态、化学可镀性、银粉界面层的结构与厚度、镀层与树脂之间的结合力以及镀层的导电性,结果表明：KH-560可以成功改性银粉,银粉表面的硅烷偶联剂膜会影响银催化镀铜的效果,但可以通过水解去除偶联剂膜从而暴露出银粉达到催化化学镀铜的目的。当KH-560用量（占银粉质量分数）为4%时,镀层与树脂之间的结合力最大为2.27 MPa,较未用KH-560改性银粉镀层的结合力提升了25.4%;铜镀层均匀致密,电导率约为3.15×10⁷ S/m。     

化学镀碳纤维增强钛酸铝莫来石基复合材料

通过化学镀方法,在碳纤维表面分别镀上Ni、Cu和Cu+Ni镀层,以这种表面改性碳纤维与钛酸铝 莫来石陶瓷复合,制备表面改性碳纤维增强钛酸铝 莫来石基复合材料,研究不同质量分数的碳纤维对复合材料抗弯强度、断裂韧性、尺寸变化率和孔隙率等的影响规律·结果表明,碳纤维可以显著地提高材料的性能,表面改性碳纤维可以进一步提高材料性能,尤其是铜镍复合镀碳纤维的效果更好,其抗弯强度可达基体抗弯强度的2 8倍,断裂韧性可达基体断裂韧性的2 74倍,增强后的复合材料的尺寸变化率和孔隙率变化不大·     

Effects of boron on the microstructure and thermal properties of Cu/diamond composites prepared by pressure infiltration

Diamond reinforced copper (Cu/diamond) composites were prepared by pressure infiltration for their application in thermal management where both high thermal conductivity and low coefficient of thermal expansion (CTE) are important. They were characterized by the microstructure and thermal properties as a function of boron content, which is used for matrix-alloying to increase the interfacial bonding between the diamond and copper. The obtained composites show high thermal conductivity (>660 W/(m·K)) and low CET (<7.4×10-6 K-1) due to the formation of the B₁₃C₂ layer at the diamond-copper interface, which greatly strengthens the interfacial bonding. Thermal property measurements indicate that in the Cu-B/diamond composites, the thermal conductivity and the CTE show a different variation trend as a function of boron content, which is attributed to the thickness and distribution of the interfacial carbide layer. The CTE behavior of the present composites can be well described by Kerner’s model, especially for the composites with 0.5wt% B.     

化学镀Zn对n型Bi2Te2.4Se0.6合金热电性能的影响

为了研究化学镀Zn对n型Bi2Te2.4Se0.6材料的热电性能的影响及作用机制,采用化学镀法制备n型Zn/Bi2Te2.4Se0.6纳米粉体,并结合放电等离子烧结烧制成块体材料,n型Zn/Bi2Te2.4Se0.6热电材料的Seebeck系数(SS)提升,热导率显著降低,其中0.15％Zn/Bi2Te24Se06的热导率最低,在371 K达到最小值0.74 W/(m·K),这是由于载流子浓度的降低引起电子热导减小,以及第二相和晶界增多引起声子散射造成晶格热导降低.结果表明,0.15％Zn/Bi2Te2.4Se0.6的热电优值(ZT)有很大的提升,在421 K达到1.06.     

铸铁基体次亚磷酸钠化学镀铜

研究了镀液组成、pH值、镀铜温度、时间、体积等因素对镀铜效果的影响,确立了以硫酸铜为主原料、次亚磷酸钠为还原剂、乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸钠为混合络合剂为主要镀液组成的碱性还原镀铜体系.并成功地在铸铁基体上实现了铜的连续自催化沉积,获得了较光亮红黄色的铜镀层.该镀层与传统氰化镀铜相比,结合力相当,亮度更好,光洁度达花8级.     

聚二硫二丙烷磺酸钠在二元络合化学镀铜体系中的作用

用电化学方法研究添加剂聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)对乙二胺四乙酸(EDTA)/四羟丙基乙二胺(THPED)二元络合化学镀铜过程的影响,测量体系的混合电位-时间关系,加入SPS后混合电位负移,负移过程较平缓,无突跃现象;采用线性扫描伏安法研究体系,表明SPS促进了阴阳两极的极化,但主要是影响甲醛氧化的阳极极化过程.SPS也因此一定程度上提高了过程的沉积速率.通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对结构的分析,镀层铜纯净度较高,无氧化铜等夹杂,镀层细致平滑,发现SPS有促进(200)晶面择优取向的作用.     

铜镍复合化学镀

以甲醛为还原剂,ＥＤＴＡ为配位剂的碱性化学镀铜液中用添加Ｎｉ＾２＋,表面点缀镍和层状复合化学镀（镀镍、镀铜）三种方法优化了化学镀铜工艺条件,提高了不锈钢基化学镀铜层的性能。结果表明,几种方法都在不同程度上改善了不锈钢基化学镀铜层的耐磨损性能,添加Ｎｉ＾２＋与层状复合镀相结合的效果最好,镀层的耐磨损性能比一般化学镀铜层提高３５％左右。