一种低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于新材料技术领域，涉及电子元件散热材料，具体涉及一种低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法。采用压力浸渗法将金刚石颗粒和铝基体制成金刚石颗粒增强铝基复合材料前体，将金刚石颗粒增强铝基复合材料前体进行急冷急热处理后即得。本发明专利技术的制备方法能够消减金刚石颗粒增强铝基高导热复合材料制备过程中产生的残余应力，提高复合材料的力学性能和导热性能。的力学性能和导热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于新材料
，涉及电子元件散热材料，具体涉及一种低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]金刚石颗粒增强铝基高导热复合材料的制备方面有放电等离子烧结、真空压力烧结、高温高压、压力浸渗、气压浸渗等方法，其中，压力浸渗制备工艺简单。但是，专利技术人研究发现，在复合材料的制备过程中，受单向压力的影响，铝基体材料内部产生大的应力，复合材料在后期的使用过程中，由于应力的释放，引起材料的变形，甚至产生裂纹，造成材料尺寸的不稳定性或失效。同时，铝基的热膨胀系数(23
×
10
‑6/K)与金刚石颗粒的热膨胀系数(0.8
×
10
‑6/K)相差较大，在制备过程中，存在升温和降温阶段，由于铝基体和金刚石颗粒的热膨胀系数不匹配，在降温过程中铝基体和金刚石颗粒的界面处产生残余应力，引起复合材料在后期的使用过程中，在界面处产生微孔，降低复合材料的导热性能和力学性能。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法，本专利技术的制备方法能够消减金刚石颗粒增强铝基高导热复合材料制备过程中产生的残余应力，提高复合材料的力学性能和导热性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一方面，一种低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法，采用压力浸渗法将金刚石颗粒和铝基体制成金刚石颗粒增强铝基复合材料前体，将金刚石颗粒增强铝基复合材料前体进行急冷急热处理后即得。
[0007]本专利技术通过急冷急热处理，一方面消减铝基体因机械压力产生的残余应力，另一方面消减因金刚石颗粒与铝基体热膨胀的不匹配引起的界面残余应力，同时提高复合材料的力学性能和导热性能。
[0008]经过进一步研究表明，只进行一次急冷急热处理对于基体变形产生的残余应力消减效果较好，但是对于因金刚石颗粒与铝基体热膨胀的不匹配引起的界面残余应力，消减效果较差，因而本专利技术需要再进行急冷急热处理，能够更好的消减因金刚石颗粒与铝基体热膨胀的不匹配引起的界面残余应力。因而通过至少需要两次急冷急热处理，能够更好的消减金刚石颗粒增强铝基高导热复合材料制备过程中产生的残余应力，同时提高复合材料的力学性能和导热性能。
[0009]另一方面，一种金刚石颗粒增强铝基复合材料，由上述制备方法获得。
[0010]第三方面，一种上述金刚石颗粒增强铝基复合材料在散热部件中的应用。
[0011]第四方面，一种电子散热器，散热材质包括上述金刚石颗粒增强铝基复合材料。
[0012]本专利技术的有益效果为：
[0013]本专利技术采用压力浸渗法制备金刚石颗粒增强铝基复合材料，通过第一步急冷处理与第一步急热处理产生的反向热应力，主要目的是消减复合材料制备过程中基体变形产生的残余应力，通过第二步急冷处理与第二步急热处理产生的反向应力，主要目的是消减复合材料制备过程中铝基体与金刚石热膨胀系数不匹配产生的基面残余应力。通过两步急冷、急热处理，将极大消除复合材料中的残余应力，提高复合材料的力学性能和导热性能。本专利技术的金刚石颗粒增强铝基复合材料通过急冷急热处理后，与未经处理的复合材料相比，抗弯强度和热导率有所增加，有利于改善复合材料的尺寸稳定性，从而提高金刚石颗粒增强铝基高导热复合材料的使用寿命。
具体实施方式
[0014]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0015]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0016]本专利技术所述急冷急热处理中，急冷的过程是以不低于自然冷却的温度降低至不高于
‑
20℃，保温处理后恢复温度至室温；急热的过程是在惰性气氛下，以不低于20℃/min的速率升温至不低于100℃，保温处理后恢复温度至室温。
[0017]本专利技术所述的室温是指室内环境的温度，一般为15～30℃。
[0018]鉴于铝基体和金刚石颗粒压力浸渗制成的复合材料存在残余应力的问题，本专利技术提出了一种低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法。
[0019]本专利技术的一种典型实施方式，提供了一种低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法，采用压力浸渗法将金刚石颗粒和铝基体制成金刚石颗粒增强铝基复合材料前体，将金刚石颗粒增强铝基复合材料前体进行急冷急热处理后即得。
[0020]本专利技术通过急冷急热处理，一方面消减铝基体因机械压力产生的残余应力，另一方面消减因金刚石颗粒与铝基体热膨胀的不匹配引起的界面残余应力，同时提高复合材料的力学性能和导热性能。
[0021]本专利技术所述的铝基体可以为纯金属铝，也可以为硅铝合金、铝钛合金等铝合金。
[0022]经过进一步研究表明，只进行一次急冷急热处理对于基体变形产生的残余应力消减效果较好，但是对于因金刚石颗粒与铝基体热膨胀的不匹配引起的界面残余应力，消减效果较差。该实施方式的一些实施例中，急冷急热处理至少进行两次。因而通过至少需要两次急冷急热处理，能够更好的消减金刚石颗粒增强铝基高导热复合材料制备过程中产生的残余应力，同时提高复合材料的力学性能和导热性能。
[0023]在一种或多种实施例中，第一次急冷急热处理中，急冷的过程为：由室温急冷至
‑
90～
‑
70℃，保温，然后升温至室温。保温时间优选为5～20min。升温至室温的速率优选为8
～12℃/min。
[0024]在一种或多种实施例中，第一次急冷急热处理中，急冷的降温速率为4～10℃/min。
[0025]在一种或多种实施例中，第一次急冷急热处理中，急热的过程为：由室温急热至300～400℃，保温，然后降温至室温。保温时间优选为10～30min。
[0026]在一种或多种实施例中，第一次急冷急热处理中，急热的升温速率为40～60℃/min。
[0027]在一种或多种实施例中，第二次急冷急热处理中，急冷的过程为：由室温急冷至
‑
35～
‑
25℃，保温，然后升温至室温。保温时间优选为5～20min。升温至室温的速率优选为0.5～1.5℃/min。
[0028]在一种或多种实施例中，第二次急冷急热处理中，急冷的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法，采用压力浸渗法将金刚石颗粒和铝基体制成金刚石颗粒增强铝基复合材料前体，其特征是，将金刚石颗粒增强铝基复合材料前体进行急冷急热处理后即得。2.如权利要求1所述的低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征是，急冷急热处理至少进行两次。3.如权利要求2所述的低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征是，第一次急冷急热处理中，急冷的过程为：由室温急冷至
‑
90～
‑
70℃，保温，然后升温至室温；保温时间优选为5～20min；升温至室温的速率优选为8～12℃/min；或，第一次急冷急热处理中，急冷的降温速率为4～10℃/min；或，第一次急冷急热处理中，急热的过程为：由室温急热至300～400℃，保温，然后降温至室温；保温时间优选为10～30min；或，第一次急冷急热处理中，急热的升温速率为40～60℃/min。4.如权利要求2所述的低残余应力金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征是，第二次急冷急热处理中，急冷的过程为：由室温急冷至
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35～
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25℃，保温，然后升温至室温；保温时间优选为5～20min；升温至室温的速率优选为0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建华，刘运腾，薛俊志，周吉学，张素卿，李涛，刘洪涛，马百常，庄海华，王西涛，
申请(专利权)人：山东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：