本技术领域涉及一种创新的层状可调金属基复合材料及其制备技术,该复合材料由交替排列的陶瓷金属混合层和纯金属层构成,旨在提供一种性能可调的金属基复合材料。
背景技术
近年来随着电子器件逐渐向轻量化,微型化以及多功能化发展,对于电子封装材料的性能有了更高的有要求,功率密度的增加导致的电子散热问题以及无法良好的匹配半导体器件的热膨胀系数的问题成为制约电子器件稳定性和效率的关键;材料热膨胀系数的不匹配所导致的热失配问题,是限制许多领域快速发展的关键,航空航天器件需要能够在极端的温度条件下工作,材料必须具有相匹配的热膨胀特性,以抵御热应力和热疲劳的影响,因此现代工业迫切的要求发展高导热和低膨胀的材料。
目前因瓦合金、低膨胀陶瓷两大低膨胀材料在部分领域取得了极大的应用价值,然而仍存在一些问题,例如:因瓦合金热导率低、陶瓷加工难度大,使得其在应用领域具有一定的局限性,因此开始以复合的角度来设计材料。复合化是实现金属材料高性能化、多功能化的有效途径之一,具有高导热系数、低膨胀系数等优异性能的先进金属基复合材料,是许多领域不可或缺的关键基础材料之一。
铜的热导率高达400W/m﹒K,是热导率第二高的金属,其在热交换器,电子电器等领域得到了广泛的应用。然而金属铜的热膨胀较高,在实际应用中容易产生应力集中造成失效。以铜为基体,与新型负膨胀材料复合的方式可有效降低复合材料的热膨胀系数。金属基复合材料的构型化复合设计可以有效的发挥出复合材料的热性能,改善材料的力学性能,叠层结构的金属基复合材料即是金属结构材料发展方向之一。目前现有技术中存在采用反钙钛矿与铜或铝箔进行复合制备层状复合材料。反钙钛矿材料是一类磁性负膨胀材料,只在比较狭窄的温区呈现负热膨胀,难以满足应用要求。
针对于上述问题,考虑以负膨胀陶瓷颗粒作为铜基增强体,有效的调控热膨胀系数来达到对于高性能材料的需求。同时,为了更好的发挥出金属铜高导热的优势,我们设计了一种层状结构,使铜在复合材料中形成连通结构,利于热量的导出,同时减少了界面反应。Cu2
P2
O7
、ZrW2
O8
、PbTiO3
、ZrMo2
O8
、Sc2
W3
O12
、Zn2
P2
O7
等作为负热膨胀材料可以很好的调控金属基复合材料的热膨胀,可用于设计低膨胀复合材料,选择高导热的金属铜作为基体与其复合,设计层状结构,使复合材料在保证热导率的前提下有效的调控了热膨胀系数,与其它材料相匹配,同时具有易加工的优良性能。
实现思路