一、复合化学镀层对金刚石-金属复合材料性能的影响（论文文献综述）
张绪良[1]（2021）在《Cr-B-C镀层金刚石铁基复合材料及其地质钻头研究》文中指出能源,作为经济发展的刚需,已经成为掣肘中国经济可持续发展的瓶颈。如何在现有国土上获取更多能用、易用的油气资源是一个亟待解决的难题。钻探作为直接获取油气资源的重要途径,是我们必须解决的科学问题。钻头作为钻探机具的重要组成部分之一,一次安全、高效、经济的钻探施工项目的完成,钻头的正确选用可以起到事半功倍的效果。我国目前钻探行业已逐步转向深部勘探,钻头难进尺、钻进效率低、钻探周期长、钻探成本高是一个普遍的现象。随着钻探深度的不断增长,钻遇地层愈加复杂,而坚硬致密弱研磨性地层一直是一个技术攻关的难点。钻头对地层的适应性决定了钻探周期的长短、钻探成本的高低。随着材料科学的发展,粘结剂的选取也从以往的钴基材料到铜基材料再到铁基材料。铁基粘结剂之所有能成为如今的热门研究对象,除了因为价格低廉,更主要的原因是其具有与金刚石润湿性好和烧结温度低的双重优点。但Fe作为C同素异构转化的催化剂,在高温低压的条件下,容易侵蚀金刚石形成脆性石墨界面层。通过在金刚石颗粒表面涂覆镀层设计粘结剂与金刚石的界面成分与结构是直接且有效的提高胎体对金刚石把持能力、避免石墨界面生成的方法。达到既能与金刚石形成良好的涂覆效果、构建稳固的化学结合,又能与胎体建立可靠的联结桥梁,有效传递应力,使胎体达到一定的强度。做到在钻进过程中既能在合适的时间出刃、增加钻进速度,又能不过早的出刃、延长使用寿命。本文通过高温固相合成法和熔盐法在金刚石表面涂覆了碳化硼、碳化铬和硼碳化铬（Cr-B-C）镀层。碳化硼镀层的成分为B4C,碳化铬镀层的成分为Cr3C2和Cr7C3,硼碳化铬镀层成分为Cr B、Cr2B、Cr3C2和Cr7C3。制备温度直接影响到金刚石表面涂覆镀层的成分、厚度和形貌。对于碳化硼镀层,利用高温固相合成法当制备温度为1200℃、保温6h可以在金刚石表面获得厚度为2μm的完整、均匀的B4C镀层;对于碳化铬镀层,利用熔盐法当制备温度为800～1100℃、保温2h可以制备不同组分的镀层,随着制备温度的升高,Cr7C3向Cr3C2转化,碳化铬镀层厚度从1.83μm增长到4μm;对于硼碳化铬镀层,采用两步合成法,先利用高温固相合成法在金刚石表面涂覆B4C镀层,然后利用熔盐法当制备温度为700～1200℃、保温2h在已涂覆B4C镀层的金刚石上制备Cr-B-C镀层,随着制备温度的升高,Cr-B-C镀层中硼化物（Cr B、Cr2B）向碳化物（Cr7C3、Cr3C2）转化,硼化物的存在能延缓Cr7C3向Cr3C2转化的温度,提高碳化物的形成温度,Cr-B-C镀层厚度从1μm增长到8μm。金刚石表面涂覆镀层有助于增强抗氧化性。未镀层金刚石在空气中仅能最高耐受720℃的温度,B4C镀层金刚石可以耐受到1090℃,Cr-B-C镀层金刚石最高可以耐受到1151℃。金刚石表面涂覆镀层的成分和厚度不影响其静压强度,但表面涂覆Cr-B-C镀层可以使金刚石在1200℃空气中热处理后维持其静压强度。本文利用粉末冶金法,在850℃、30MPa的条件下保温5min,分别制备了含碳化硼、碳化铬和硼碳化铬镀层金刚石铁基复合材料及其相应的地质孕镶金刚石钻头。金刚石表面涂覆Cr-B-C镀层有助于避免Fe基粘结剂对金刚石的侵蚀,改善金刚石与Fe基胎体的界面结合能力,缩小界面间隙,密实化胎体,提高胎体对金刚石的把持力,从而提高金刚石复合材料的强度和耐磨性。金刚石表面涂覆碳化铬镀层及Cr-B-C镀层的合成温度分别在900℃和1000℃时,其具有最好的物理力学性能。Cr-B-C镀层（1000℃）铁基金刚石复合材料相对于不镀层、碳化硼、碳化铬镀层（900℃）金刚石复合材料,其相对密度分别增加了2.63%、1.85%、1.76%,达到了99.34%;抗弯强度分别提高了21.8%、15.7%、16.9%,达到了1405.6MPa;磨耗比分别提高了34.8%、39.4%、33.3%,达到了1025.9。Cr-B-C镀层铁基孕镶金刚石钻头在机械钻速略微增加的同时,使用寿命大幅增加,且钻头磨损量下降。与常规无镀层钻头相比,Cr-B-C镀层钻头在维持钻速的前提下,寿命增加了33.2%,钻头单位进尺磨损量下降了9.6%;与B4C镀层钻头相比,寿命增加了35.1%,钻头单位进尺磨损量减少了57.1%。Cr-B-C镀层钻头寿命的提高、磨损量的下降与金刚石和胎体的界面强度提高有关。此外,因胎体对金刚石把持能力的提高,Cr-B-C镀层铁基孕镶金刚石钻头在实际钻进过程中可适当提高钻压使用,增加金刚石压入岩石的深度,进而增加钻进速度。
卫陈龙[2]（2020）在《面向聚变堆应用的金刚石复合钨基材料的制备和组织性能研究》文中提出钨及钨基复合材料因具有耐高温、高强度以及低溅射率等优良性能在热核聚变面向等离子体部件材料中受到高度重视,如用钨作为第一壁材料,W-Cu作为连接材料等。上述应用中,对材料的热性能提出了很高的要求。利用金刚石（Diamond,简称D）优异的导热性能制备金刚石/铜基、银基复合材料已获得了成功应用。但是金刚石的热稳定性存在一定的不足,在面向等离子体部件应用的钨及钨基材料中引入金刚石的可行性,及其对材料的组织性能影响的研究相对较少。本博士论文尝试在相关钨基材料中加入金刚石,开展金刚石/钨、金刚石/W-Cu等复合材料的制备、组织结构和性能的研究,以改善和提高面向等离子体部件的热性能。全文主要研究内容和结论如下:（1）由于金刚石与金属的结合界面对金刚石/金属基复合材料的性能有明显的影响,论文首先采用微波加热盐浴镀（MHSBP）方法对金刚石颗粒表面镀钨和钛。结果显示采用MHSBP方法在1200℃下保温20 min可在金刚石颗粒表面形成W镀层,在W镀层和金刚石间形成WC、W2C中间层,镀层总厚度约200 nm,镀层表面起伏峰值达670 nm,镀层与金刚石结合紧密。采用MHSBP方法在850℃下保温20 min可在金刚石表面获得完整致密的钛镀层,而采用常规盐浴镀覆方法在900℃下保温120 min才获得表面相对完整的钛镀层。（2）传统化学镀铜需要使用贵金属钯等作活化剂,本论文发展了一种新颖的钨镀层敏化活化（TCSAEP）方法实现金刚石颗粒表面化学镀铜。结果表明,60℃、Cu SO4·5H2O浓度19.6 g/L时,MHSBP方法所得镀钨金刚石表面可直接进行化学镀铜,镀层成分由金刚石向外依次为WC、W2C、W和Cu。920℃微波烧结制备的镀铜金刚石/铜复合材料相对密度和热导率分别达到98.8%和522 W/（m·K）,明显优于相同条件制备的未镀金刚石/铜复合材料的相对应性能（92.3%、265W/（m·K））。（3）采用MHSBP方法所得镀钨金刚石颗粒以及化学镀所得W-Cu复合粉体为原料,通过微波烧结制得金刚石/W-30Cu复合材料。结果显示镀钨金刚石含量为4 wt.%时,金刚石/W-30Cu复合材料热导率达到最高值239.56 W/（m·K）,比未添加金刚石颗粒的W-30Cu复合材料的热导率高出近17%。理论计算得出镀钨金刚石/W-30Cu复合材料中镀钨金刚石和W-Cu间总界面热阻为2.08×10-8m2·K/W,远低于未镀金刚石与W-Cu间的界面热阻(7491×10-8m2·K/W)。（4）基于面向等离子体部件的服役环境,设计出在W-Cu功能梯度材料（FGM）（W-10Cu/W-20Cu/W-30Cu/W-40Cu）的W-40Cu层中添加5 wt.%的镀钨金刚石并通过微波烧结制备金刚石/W-Cu FGM。实验结果表明,1200℃微波烧结30 min所得镀钨金刚石/W-Cu FGM相对密度为94.66%。以W-40Cu-5Diamond面为受压面时金刚石/W-Cu FGM抗弯强度为550.5 MPa,比W-Cu FGM的抗弯强度（730.5MPa）有所降低,但是镀钨金刚石/W-Cu FGM的热导率达到220.38 W/（m·K）,高于相同条件下制备的W-Cu FGM的热导率（209.63 W/（m·K））。经功率密度为0.64GW/m2的激光热冲击后金刚石/W-Cu FGM整体结构保持稳定。（5）由于金刚石在高温下的稳定性存在一定不足,本文尝试采用放电等离子烧结（SPS）制备金刚石/钨复合材料。结果发现,1600℃经SPS快速烧结3 min制备的5 wt.%未镀金刚石/钨复合材料的密度、热扩散系数和热导率分别为14.69g/cm3、80.86 m2/s和180.55 W/（m·K）。相比之下,镀钨金刚石/钨界面结合更加紧密,其相对应性能分别提升到15.13 g/cm3、85.16 m2/s和192.91 W/（m·K）。经总通量为4×1022 ions/m2的氦离子辐照后,镀钨金刚石/钨复合材料中金刚石被破坏,证实了本论文将金刚石颗粒引入纯铜和W-Cu FGM高铜区域的合理性。
郭开金[3]（2020）在《高导热金刚石/铝复合材料界面构建及组织性能研究》文中研究指明电子设备的飞速发展,使得电子系统和元器件的功耗和发热量急剧增大,因此,解决电子设备的散热问题显得尤为重要。金刚石/铝复合材料由于低密度、高导热和热膨胀系数可调等优势,而成为新型热管理材料的研究热点。本文采用无压浸渗工艺制备金刚石/铝复合材料,分别研究了浸渗温度和金刚石颗粒表面镀层对复合材料的组织和热物理性能的影响规律。通过Hasselman-Johnson（H-J）模型计算金刚石颗粒的粒径对复合材料热导率的影响规律,基于研究结果实验中选用了平均粒径为113.26μm的金刚石颗粒。通过分析金刚石石墨化规律以及金刚石与铝基体润湿性和界面反应的热力学规律,确定了无压浸渗工艺温度区间。随着浸渗温度的降低,金刚石/铝复合材料中的组织缺陷有所增加,结合两相润湿角的热力学分析,其原因主要是金刚石与铝液的润湿性随着浸渗温度的降低而下降,弱化了界面结合状态,导致复合材料的热导率下降。随着浸渗温度从950℃降低到850℃,金刚石/铝复合材料的热导率由388.33W/（m·K）下降到204.3 W/（m·K）。850℃制备的金刚石/铝复合材料热膨胀系数的明显上升与复合材料的金刚石颗粒体积分数降低有关。为了抑制金刚石与铝的界面反应,对金刚石颗粒进行表面镀膜,结合声学失配模型（AMM）、微分有效介质模型（DEM）和H-J模型,综合分析了镀层种类、镀层厚度、颗粒粒径和体积分数对镀层金刚石/铝复合材料导热性能的影响规律,并确定最佳的金属镀层材料为W、Mo。镀Mo金刚石/铝复合材料中大部分Mo镀层包覆在金刚石颗粒表面,另外在金刚石颗粒周围存在少量白色块状相,EDS能谱分析显示其主要元素包括Al、Mo和Si;镀W金刚石/铝复合材料中W镀层几乎都转变成白色块状相聚集在金刚石颗粒周围,其主要元素包括Al、W和Si;这两种白色块状相的存在,一方面降低了镀层对金刚石-铝界面反应的抑制作用,复合材料仍存在Al4C3脆性相,另一方面增加复合材料的界面热阻,使镀层金刚石/铝复合材料的热导率有所降低,其中镀Mo和镀W复合材料热导率分别为322.24 W/（m·K）和338.64 W/（m·K）。
潘彦鹏[4]（2019）在《双镀层法制备金刚石/铜复合材料及其性能研究》文中认为金刚石/铜复合材料因具有高导热、低热膨胀、各向同性等优点,作为新一代电子封装材料得到世界范围内的广泛关注。本论文针对金刚石/铜复合材料存在界面结合强度低和金刚石颗粒分布不均匀等难点,提出采用双镀层金刚石颗粒结合冷压真空液相烧结的方法来制备高性能金刚石/铜复合材料。重点研究了金刚石表面镀碳化物和化学镀铜对复合材料显微组织、界面结合、热物理性能以及力学性能的改善,制备了具有高体分、高性能的金刚石/铜复合材料,研究表明:采用盐浴法在金刚石表面镀Mo、W以及磁控溅射法在金刚石表面镀Zr对金刚石进行表面改性可有效提高金刚石与铜基体的润湿性。在1000℃反应20～60min进行镀Mo,MoO3粉末与金刚石表面反应被还原为低价态的MoO2,随着反应过程中MoO2完全反应生成Mo2C后,在金刚石表面形成一层均匀连续的Mo2C镀层。在1050℃反应10～30min进行镀W,W03被还原为低价态的W02,随着反应的进行逐渐生成W、W2C和WC,直至W02反应完全,金刚石表面形成W/W2C/WC镀层。采用高纯Zr为靶材,在金刚石表面磁控溅射镀Zr,在700℃热处理5～30min,使金刚石表面与Zr部分反应,形成内层为ZrC,外层为Zr的ZrC/Zr镀层结构。对镀碳化物后的金刚石进行化学镀铜,镀铜量占双镀层金刚石颗粒的体积分数为5～50vol.%。并通过与铜粉混合后冷压压制成形预制坯,放置于石墨模具中在1100℃进行真空液相烧结60min,研究表明,直接采用50～70 vol.%Diamond-Cu双镀层颗粒取代铜粉添加制备的复合材料的相对密度最高,达到99%以上。复合材料的热导率（TC）随着金刚石体分的增加而逐渐上升,当金刚石体分达到65vol.%时热导率性能最高,对于50～70vol.%金刚石/铜复合材料,采用Cu-Mo2C-Diamond、Cu-W/W2C/WC-Diamond、Cu-Zr/ZrC-Diamond双镀层金刚石颗粒制备的复合材料TC分别为565～622 W·m-1·K-1、588～672 W·m-1·K-1、615～720W·m-1·K-1。结合AMM模型与H-J模型分析,相比于镀覆元素类型,镀层厚度对界面热阻起决定性作用,与镀Mo、W相比,采用镀ZrC/Zr金刚石在烧结过程中,外层Zr元素扩散入铜基体,而较薄的ZrC镀层存留于界面处,厚度仅为300nm,有效降低了界面热阻。复合材料的热膨胀系数（CTE）随着金刚石含量的上升逐渐下降,单一金刚石体分的金刚石/铜复合材料的热膨胀系数随着温度的升高稳步提升,采用Cu-Mo2C-Diamond、Cu-W/W2C/WC-Diamond、Cu-Zr/ZrC-Diamond双镀层金刚石颗粒制备的复合材料的CTE分别为5.40～7.63×10-6K-1、4.71～6.98×10-6 K-1、4.33～6.62×10-6K-1。通过Kerner模型、Turner模型与实验值进行对比,发现50～70vol.%金刚石/铜复合材料的CTE值更接近于Kerner理论曲线,说明升温过程中剪切应力与正应力同时存在于复合材料中。采用镀 Cu-Mo2C-Diamond、Cu-W/W2C/WC-Diamond、Cu-Zr/ZrC-Diamond双镀层金刚石颗粒制备的50vol.%金刚石/铜复合材料的抗弯强度分别达到178MPa、213MPa、365MPa。镀碳化物层提高了界面润湿性,同时镀铜层取代铜粉添加有效改善了金刚石颗粒分布的均匀性,使力学性能得到显着提升。镀ZrC/Zr金刚石中,ZrC与金刚石表面形成良好的化学键合,外层Zr元素在液相烧结过程中逐渐扩散入铜基体形成稳定的扩散结合,增加了界面在剪切应力作用下的切变阻力,使复合材料具有更为优异的力学性能。
姜雄[5]（2019）在《金刚石/纳米银焊膏的制备及热性能试验》文中研究指明随着大功率芯片密集化的发展,烧结纳米银焊膏的性能面临着新的挑战,而增强基纳米银焊膏不仅具有银基材料的高导热、导电性能,还能弥补烧结银接头中出现的孔洞、裂纹等非致密化缺点,目前添加增强基成为改善烧结纳米银焊膏性能的研究热点。因此,本文尝试将金刚石作为增强相添加在纳米银焊膏中,金刚石具有较高的热导率、较低的热膨胀系数和优异的机械性能等优点,将金刚石进行改性处理,添加在纳米银焊膏中,制备出性能优异的金刚石/纳米银焊膏材料,能够有效地应用在功率器件互连封装中。本文通过水合肼法制备粒径在6090 nm的大颗粒纳米银焊膏,同时改进Carey Lea法制备粒径在2545 nm的小颗粒纳米银焊膏,通过大、小尺寸银颗粒以1:4比例制备复合纳米银焊膏。同时对金刚石颗粒进行化学镀银改性处理,提高了纳米银颗粒与金刚石之间的界面结合能力,再分别按1 wt%、5 wt%和10 wt%份额添加在复合纳米银焊膏中,制备出金刚石/纳米银焊膏。对金刚石/纳米银焊膏进行热重分析,发现其有机成分在350℃时挥发殆尽。通过对金刚石/纳米银焊膏烧结前的颗粒形貌进行TEM透射电镜观察,发现大、小颗粒的银颗粒之间没有发生团聚,分散性较好。利用SEM扫描电镜对烧结后的金刚石/纳米银焊膏进行组织形貌表征,发现金刚石颗粒表面形成了大量的烧结银层,纳米银颗粒之间形成密集的烧结颈,在300℃金刚石表面的纳米银颗粒最多,烧结层的致密性最好。利用SAM超声波显微镜观察了金刚石/纳米银焊膏烧结接头的致密性,发现在5 wt%时烧结银层的孔隙率最低。通过Hot Disk热常数分析仪来测量不同烧结温度下金刚石/纳米银焊膏的热导率和热扩散系数,在烧结温度为350℃时热导率最高为2.643 W/mK,比较不同份额金刚石添加量,发现在5 wt%时热扩散系数最高为36.84 mm2/s。将5 wt%金刚石/纳米银焊膏、银硅脂、HY500型导热硅脂分别应用于互连LED芯片与PCB基板,在不同烧结温度下测试其界面热阻,发现在50200℃时,烧结5 wt%金刚石/纳米银焊膏的界面热阻远远低于其他两种,最低为0.4364 K/W,比常温下的热阻降低约40%。
徐俊[6]（2019）在《金刚石盐浴镀钛对金刚石/铝复合材料组织及性能的影响》文中指出随着电子信息技术的不断进步,电子器件向着高温、高频、高功率密度方向发展,电子器件对散热要求越来越高。金刚石/铝复合材料以其优异的热物理性能,成为新一代理想的电子封装材料。本文采用盐浴法在金刚石表面镀钛,探究最佳镀覆工艺参数。采用气压浸渗法制备了金刚石/铝复合材料,研究了金刚石镀钛对复合材料相对密度、热导率以及热膨胀系数的影响,同时对复合材料在干湿交替和热循环环境下性能稳定性进行了研究,并与裸料金刚石/铝复合材料进行了对比。主要研究结果如下:采用盐浴法在780℃下保温90min即可在金刚石表面镀覆较薄的镀层,镀层由TiC层和少量钛颗粒组成。随保温时间增长,镀层厚度不断增加,镀层均匀性与致密性提高。根据金刚石镀钛时的增重和镀钛金刚石腐蚀时的失重建立了镀层厚度理论计算模型,对其误差进行分析并与XPS测试结果对比,可确保镀层厚度可控。盐浴镀钛金刚石颗粒经800℃、1h高温烘烤后镀层未剥离,表明镀层结合力良好。当镀层厚度由180nm增加到550nm时,镀钛金刚石/铝复合材料的热导率先增加再降低。当镀层厚度为320nm时,复合材料的热导率为502W/（m·K）,25～300℃的平均热膨胀系数为8.25×10-6/K,满足电子封装材料的使用要求。金刚石表面镀钛可以消除金刚石与铝基体间的选择性界面结合,有效改善界面润湿性,从而提高复合材料的相对密度,降低热膨胀系数,同时抑制界面处Al4C3生成。由于镀钛层会引入新的界面热阻,从而会在一定程度上降低复合材料热导率,这与AMM模型的计算结果吻合。裸料金刚石/铝复合材料界面处会生成大量Al4C3,其易潮解特性会导致性能衰退。研究表明,在干湿交替环境下放置30天后,裸料金刚石/铝复合材料的热导率从558 W/（m·K）下降到507 W/（m·K）,衰退9.1%;而镀钛金刚石/铝复合材料的热导率从458 W/（m·K）下降到446W/（m·K）,仅衰退2.6%。裸料金刚石/铝复合材料在25～125℃下热循环100次后,热导率从564 W/（m·K）下降到509 W/（m·K）,下降9.8%;而镀钛金刚石/铝复合材料经100次热循环后热导率基本无变化。上述原因在于金刚石表面镀钛后,可以有效抑制界面产物Al4C3的生成,从而提高复合材料在干湿交替和热循环环境下性能的稳定性。
卢丛阳[7]（2019）在《机械合金化法制备金刚石/铜复合涂层的研究》文中提出纯铜具备优异的导热、导电、耐腐蚀性能,而金刚石/铜复合材料具有更高的导热性能和较低的热膨胀系数,两者都在热沉材料上有广阔的应用前景,但也都存在相应的不足,如纯铜的高热膨胀、不耐磨、低强度,金刚石/铜复合块体较差的加工性能。因此,本文基于机械合金化涂覆技术在纯铜表面制备金刚石/铜复合涂层,旨在保持纯铜基底热传导性能和加工性能,同时降低表面热膨胀,提高耐磨性能。本文研究分为两个部分进行。第一部分主要研究原始粉末中金刚石的粒度和含量对复合涂层组织和性能的影响,并结合粉末、涂层、基底的变化规律,归纳出金刚石/铜复合涂层的沉积机理。研究表明,涂层中的金刚石颗粒严重碎化但没有发生石墨化,粒径主要分布在500nm2μm,而涂层-基底界面处和内层中存在少量粗大金刚石颗粒。涂层中铜的晶粒细化、晶格畸变。原始粉末中金刚石的粒度主要影响涂层中粗大金刚石的粒度和分布,而金刚石含量则影响涂层的厚度、结合力。热震过程中,镶嵌结构界面、内层金刚石部分脱粘以及较好的内部结合使得涂层有效抵抗热冲击。涂层沉积过程中,纯铜基底表面反应活性提高,金刚石颗粒不断细化,复合粉末冷焊能力先增强后减弱,涂层的厚度先增加后稳定。持续的外部压应力和铜原子的短程扩散是涂层致密化的关键。综合比较涂层组织和性能,得到较优工艺参数:金刚石粒度为140目、含量为30wt.%,球磨时间为7h。第二部分为涂层组织和性能的优化研究,又分为直接退火和掺Cr后退火。未退火涂层具备优异的耐磨性能和较差的热传导性能。直接再结晶退火后涂层中晶粒增大、微观缺陷减少,形变强化效果基本消失,显微硬度和耐磨性能下降,而热传导性能提升明显。其中500℃退火后涂层显微硬度和耐磨性能略微下降,而热传导性能优于相同温度退火的T2纯铜。在掺入1wt.%Cr和后续700℃高温退火后,涂层中Cr原子向金刚石表面扩散并生成碳化物,提高了金刚石/铜界面结合力。涂层的显微硬度和耐磨性能相较于未掺Cr的700℃退火涂层略有下降。其导热系数提高至346.93 W·m-1·K-1,为本实验最优热传导性能。继续提高退火温度,涂层中铜原子扩散形成条带状富铜区和富碳区,组织变得疏松,显微硬度、耐磨性能以及热传导性能都不同程度下降。掺入1wt.%Cr后700℃退火是本实验中最佳优化工艺。
赵龙,宋平新,张迎九,杨涛[8]（2018）在《高导热金刚石/铜电子封装材料:制备技术、性能影响因素、界面结合改善方法》文中研究表明随着电子行业的不断发展,第二代热沉材料如钨/铜封装材料、钼/铜封装材料、碳化硅/铝封装材料等已不能满足该领域日益增长的需求。金刚石的热导率为2 300 W/（m·K）,是已知热导率最高的物质;铜的热导率为401 W/（m·K）,在众多金属中仅次于Ag。金刚石/铜复合材料具有诸多优点:（1）热导率高、强度大;（2）热膨胀系数能够通过改变金刚石与铜的体积分数加以调控,以实现与硅、锗等半导体材料的匹配;（3）具有比金刚石/银复合材料更低的成本以及比金刚石/铝、钨/铜、钼/铜等材料更高的热导率。因此,金刚石/铜复合材料是一种理想的电子封装候选材料。金刚石/铜复合材料的制备技术多种多样,其中粉末冶金、放电等离子体烧结、液相渗透是最适合该复合材料特性也是研究最广泛的技术。液相渗透法又分为无压熔渗法和压力辅助熔渗法,与粉末冶金法和放电等离子体烧结法相比,该法成本低、操作性强,成为近年研究的重点方向。目前,国际上已制备出热导率高达900 W/（m·K）的金刚石/铜复合材料。另一方面,金刚石与铜界面润湿度较差,导致复合材料致密度不高且热导率不易提升。解决金刚石与铜界面润湿度较差的问题成为制备金刚石/铜复合材料的关键,也促使国内外研究者不断尝试在制备工艺环节引入改进措施。目前已探索出两种较为可行的方法:（1）在复合材料制备过程中添加少量B、Cr等活性元素,使这些活性元素与铜形成合金;（2）在制备金刚石/铜复合材料之前,采用化学镀、扩散烧结、盐浴、磁控溅射等手段预先在金刚石表面包覆一层均匀的碳化物。本文总结了金刚石/铜复合材料的国内外最新研究进展及主流制备技术,论述了影响复合材料的热膨胀系数及热导率的主要因素。文章还介绍了改善金刚石与铜的界面润湿度的方法,最后对金刚石/铜复合材料的发展进行了展望。
任学堂[9]（2017）在《界面厚度及面积调控对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响》文中认为本文以Diamond-Cr/Cu复合材料为研究对象,采用实验与数值模拟相结合的方法,研究界面厚度、界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响。在实验方面,首先利用盐浴镀的方法对金刚石表面进行镀Cr处理,再结合无压熔渗技术制备出不同界面厚度、不同界面面积的Diamond-Cr/Cu复合材料。通过增重法计算出界面厚度与镀覆温度之间的关系,采用SEM、EDS、XRD等手段对金刚石镀层及Diamond-Cr/Cu复合材料的微观形貌和界面成份进行表征,最后再利用阿基米德原理和热导仪测试出复合材料的致密度和热导率;数值模拟方面是通过研究界面厚度及界面面积对复合材料热导性能的影响,最后再根据实验测试结果与模拟值进行对比分析。盐浴镀Cr研究表明,对相同粒径金刚石颗粒进行表面镀覆时,可通过改变盐浴镀温度（750℃900℃）获得0.3761.388μm的可控镀层;而对不同粒径金刚石颗粒进行850℃保温1h进行镀覆时,可获得趋近于1.211μm的界面镀层。金刚石表面镀覆效果较好,镀层结构由内到外可简述为:金刚石-CrxCy-Cr单质层。无压熔渗制备出的Diamond-Cr/Cu复合材料研究表明,通过相同金刚石粒径制备出的复合材料,提高盐浴镀温度调控镀层厚度能使金刚石与铜基体润湿性得到改善,随镀层厚度的增加,复合材料的界面结合能力增强,复合材料内部穿晶断裂率增大,界面处的裂纹、孔洞等缺陷不断减少,组织更加致密。对于不同刚石粒径制备出的复合材料,当金刚石颗粒目数为230270目时,复合材料由于界面结合较差而出现开裂现象,金刚石界面处的断裂方式以沿晶断裂为主,随金刚石粒径的增大,金刚石界面处的断裂方式向穿晶断裂转变,且穿晶断裂率不断增大。界面处EDS扫描显示Cr元素在近金刚石端界面处富集并生成Cr3C2及少量的Cr7C3,复合材料在界面处实现了金刚石-镀层-铜的连续过渡。Diamond-Cr/Cu复合材料的测试结果表明,随盐浴镀Cr温度由750℃提升到900℃,镀层的不断完整使得复合材料的致密度不断提高,由93.8%提升至96.0%;而热导率则呈现出先升后降的趋势,当镀覆温度为800℃时,复合材料的热导率最高,可达455 W/（m·K）;不同粒径的Diamond-Cr/Cu复合材料的热导率随金刚石粒径的增大,复合材料界面处形成的缺陷在不断减少,复合材料的致密度不断提高,由89.7%提升至96.1%;而热导率则呈现上升的趋势,当金刚石粒径由230270目增至80100目时,复合材料的热导率将由201 W/（m·K）升至402W/（m·K）。ANSYS模拟结果表明,随镀层厚度的增加,复合材料热导率呈下降趋势,当镀层厚度由0.376μm增至1.388μm,复合材料热导率由652W/（m·K）降至440W/（m·K）;当镀层一定时,金刚石颗粒大小由165μm降至52.5μm,复合材料的热导率由526W/（m·K）降至326W/（m·K）。通过模拟与实验值对比可知,模拟值与实验值变化趋势趋于一致,但模拟值要高于实验值,这说明Diamond-Cr/Cu复合材料的热导性能还有很大的提升空间,需对复合材料在制备过程进一步优化,以期获得性能更加优异的复合材料。
陶鹏飞[10]（2016）在《镀硅金刚石/铝复合材料的制备与导热性能研究》文中认为随着半导体激光器的研制成功,激光器工作时产生的热量增加,热量的堆积将影响激光器使用的稳定性与可靠性,因此解决激光器件的散热问题显得尤为突出和重要,这对热管理材料的性能提出了新的要求。传统的热管理材料受限制于材料热膨胀系数、热导率和密度等性能的影响,已无法满足现在激光器件散热的要求。金刚石材料因其优良的热物理性能和生产成本的不断降低,作为金属基电子封装材料增强体在热工管理材料领域展现巨大应用前景,也常用作激光器的平板热沉。然而由于金刚石与金属铜之间高温润湿性较差,以及铜基体密度大、在潮湿空气中抗腐蚀能力较差的特点,因而现阶段金刚石金属基复合材料的发展主要集中在金刚石/铝复合材料方面。本论文采用高温盐浴的方法,对金刚石颗粒表面进行镀硅处理。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、聚焦离子束（FIB）等测试表征手段对金刚石颗粒的表面微观形貌及结构进行表征与分析。论文中分别采用挤压铸造法以及热压结烧法制备了金刚石/铝复合材料。通过扫描电镜对复合材料断面的微观形貌及结构进行了观察和分析,采用X射线衍射仪对界面反应的产物进行检测,用激光热导仪（LFA）对复合材料的热导率进行了测量,并系统分析了金刚石表面硅镀层、金刚石粒径大小,金刚石体积分数、热压温度对所制备材料致密度以及热导率方面的影响。主要结论如下:（1）采用高温盐浴法对金刚石表面进行镀硅处理,当处理温度为1200℃时,硅镀层厚度比较均匀,厚度约为300nm。金刚石表面硅镀层使其不同于未镀硅金刚石表面的选择性粘附,在各个面上均有铝粘附,金刚石与铝基体之间有着良好的界面结合,复合材料以基体断裂为主要断裂方式,界面处为SiC-Si-Al层并无Al4C3生成,金刚石/铝复合材料界面结合得到增强,进而提高了复合材料的热导率。用挤压铸造方法,制备的复合材料,在金刚石体积分数相同的情况下,表面镀硅金刚石复合材料热导率几乎达到未镀硅金刚石复合材料的两倍,为607 W/（m·K）。（2）将表面镀硅的金刚石粉体与电解铝粉混合,采用不同的热压工艺参数制备刚石/铝复合材料,确定最佳热压工艺参数,当金刚石体积分数为45%时,复合材料的热导率达到最大,为558W/（m·K）。对于高相差的金刚石增强金属基复合材料,相对于Hasselman-Johnson模型,DEM模型能更准确地预测实验结果。当相差大于2时,Hasselman-Johnson和DEM热导模型就已经有了显着的差别。当金刚石的含量低于50%时,DEM理论模型能够很好地预测实验结果。
二、复合化学镀层对金刚石-金属复合材料性能的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、复合化学镀层对金刚石-金属复合材料性能的影响（论文提纲范文）
（1）Cr-B-C镀层金刚石铁基复合材料及其地质钻头研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及选题意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 钻头胎体中粘结剂研究现状 |
| 1.2.2 金刚石表面镀层研究现状 |
| 1.3 存在的问题及发展趋势 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 材料制备及试验方法 |
| 2.1 试验材料及设备 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 试验设备 |
| 2.2 金刚石表面镀层制备 |
| 2.2.1 镀层方法 |
| 2.2.2 碳化硼镀层制备 |
| 2.2.3 碳化铬镀层制备 |
| 2.2.4 硼碳化铬镀层制备 |
| 2.3 金刚石铁基合金粘结剂复合材料制备 |
| 2.4 不同镀层孕镶金刚石钻头制备 |
| 2.4.1 烧结工艺的选择 |
| 2.4.2 烧结参数的选择 |
| 2.4.3 孕镶金刚石钻头设计 |
| 2.5 微观表征 |
| 2.6 性能测试 |
| 2.6.1 相对密度 |
| 2.6.2 压入硬度 |
| 2.6.3 静压强度 |
| 2.6.4 抗氧化性 |
| 2.6.5 抗弯强度 |
| 2.6.6 磨耗比 |
| 2.6.7 钻进试验 |
| 第3章 碳化硼镀层对铁基合金粘结剂复合材料性能的影响机制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 金刚石表面镀碳化硼工艺研究 |
| 3.2.1 镀层制备 |
| 3.2.2 微观表征 |
| 3.2.3 性能测试 |
| 3.2.4 分析与讨论 |
| 3.3 碳化硼镀层金刚石铁基合金粘结剂复合材料制备 |
| 3.3.1 复合材料制备 |
| 3.3.2 试验结果 |
| 3.3.3 分析与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 碳化铬镀层对铁基合金粘结剂复合材料性能的影响机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 金刚石表面镀碳化铬工艺研究 |
| 4.2.1 镀层制备 |
| 4.2.2 试验结果 |
| 4.2.3 分析与讨论 |
| 4.3 碳化铬镀层金刚石铁基合金粘结剂复合材料制备 |
| 4.3.1 复合材料制备 |
| 4.3.2 试验结果 |
| 4.3.3 分析与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 硼碳化铬镀层对铁基合金粘结剂复合材料性能的影响机制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 金刚石表面镀硼碳化铬工艺研究 |
| 5.2.1 镀层制备 |
| 5.2.2 试验结果 |
| 5.2.3 分析与讨论 |
| 5.3 硼碳化铬镀层金刚石铁基合金粘结剂复合材料制备 |
| 5.3.1 复合材料制备 |
| 5.3.2 试验结果 |
| 5.3.3 分析与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 不同镀层铁基孕镶金刚石钻头室内钻进试验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 钻头制备与钻进试验方法 |
| 6.3 试验结果 |
| 6.4 分析与讨论 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）面向聚变堆应用的金刚石复合钨基材料的制备和组织性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 面向聚变堆应用的钨基材料的研究现状 |
| 1.3 金刚石/金属基复合材料 |
| 1.3.1 金刚石/金属基复合材料的主要品种和性能 |
| 1.3.2 金刚石/金属基复合材料界面问题 |
| 1.4 金刚石颗粒表面金属化 |
| 1.4.1 金刚石颗粒表面金属化原理 |
| 1.4.2 金刚石颗粒表面镀覆金属方法 |
| 1.4.3 镀钨金刚石/铜复合材料研究进展 |
| 1.5 第二相复合钨材料及W-Cu复合材料 |
| 1.5.1 第二相复合钨材料 |
| 1.5.2 第二相复合W-Cu复合材料 |
| 1.6 粉末冶金快速烧结技术 |
| 1.6.1 微波烧结 |
| 1.6.2 放电等离子烧结 |
| 1.7 本论文选题的目的意义及主要研究内容 |
| 第二章 金刚石颗粒表面MHSBP方法镀钨和钛 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 实验原料及仪器设备 |
| 2.2.2 金刚石颗粒MHSBP方法镀钨和钛 |
| 2.2.3 镀钛金刚石/铜和镀钛金刚石/钨复合材料的制备 |
| 2.2.4 测试和表征 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 MHSBP方法所得镀钨金刚石颗粒微观组织结构 |
| 2.3.2 镀覆工艺参数对镀钨金刚石颗粒镀层组织结构的影响 |
| 2.3.3 MHSBP方法所得镀钛金刚石颗粒微观组织结构 |
| 2.3.4 金刚石颗粒在MHSBP过程中镀层形成机理研究 |
| 2.3.5 镀钛金刚石/铜和镀钛金刚石/钨复合材料的微观组织 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 金刚石颗粒表面TCSAEP方法镀铜及其金属基复合材料的制备 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 实验原料及仪器设备 |
| 3.2.2 TCSAEP方法制备镀铜金刚石颗粒的工艺 |
| 3.2.3 镀铜金刚石/铜复合材料的制备 |
| 3.2.4 测试和表征 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 TCSAEP方法所得镀铜金刚石颗粒的测试分析结果 |
| 3.3.2 工艺参数对TCSAEP方法制备镀铜金刚石颗粒的影响 |
| 3.3.3 TCSAEP方法制备镀铜金刚石颗粒机理分析 |
| 3.3.4 镀铜金刚石/铜复合材料组织性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 微波烧结制备镀钨金刚石/W-30Cu复合材料及其组织性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 实验原料及仪器设备 |
| 4.2.2 W-30Cu复合粉体的制备 |
| 4.2.3 镀钨金刚石/W-30Cu复合材料的制备 |
| 4.2.4 测试和表征 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 镀钨金刚石/W-30Cu复合材料的微观组织 |
| 4.3.2 镀钨金刚石/W-30Cu复合材料的热导率及理论分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 微波烧结制备镀钨金刚石/W-CuFGM及其组织性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 实验原料及仪器设备 |
| 5.2.2 镀钨金刚石/W-CuFGM的制备过程 |
| 5.2.3 测试和表征 |
| 5.3 结果与分析 |
| 5.3.1 镀钨金刚石/W-CuFGM和W-CuFGM的微观结构 |
| 5.3.2 镀钨金刚石/W-CuFGM和W-CuFGM的力学及物理性能 |
| 5.3.3 镀钨金刚石/W-CuFGM抗热冲击性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 金刚石/钨复合材料的制备及抗辐照性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.2.1 实验原料及仪器设备 |
| 6.2.2 金刚石/钨复合材料的制备 |
| 6.2.3 测试和表征 |
| 6.3 结果与分析 |
| 6.3.1 金刚石/钨复合材料的微观组织 |
| 6.3.2 镀钨金刚石/钨复合材料的热学性能 |
| 6.3.3 氦离子辐照对镀钨金刚石/钨复合材料显微组织的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术活动及成果情况 |
（3）高导热金刚石/铝复合材料界面构建及组织性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电子封装材料研究现状 |
| 1.3 金刚石/铝复合材料的制备技术 |
| 1.3.1 放电等离子烧结 |
| 1.3.2 真空气压浸渗 |
| 1.3.3 无压浸渗 |
| 1.3.4 挤压铸造 |
| 1.4 金刚石/铝复合材料导热性能的影响因素 |
| 1.4.1 金刚石的特征参数 |
| 1.4.2 基体合金化 |
| 1.4.3 界面微结构 |
| 1.5 研究意义和主要研究内容 |
| 第二章 实验材料与实验方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 无压浸渗 |
| 2.2.2 磁控溅射 |
| 2.3 性能测试与分析 |
| 2.3.1 金刚石颗粒粒径分析 |
| 2.3.2 物相分析和组织观察 |
| 2.3.3 物理性能测试 |
| 2.3.4 热分析 |
| 第三章 浸渗温度对金刚石/铝复合材料组织性能的影响 |
| 3.1 金刚石颗粒的晶体结构分析与形貌观察 |
| 3.2 金刚石/铝复合材料的制备 |
| 3.2.1 金刚石颗粒选择 |
| 3.2.2 浸渗温度选择 |
| 3.3 金刚石/铝复合材料的热物理性能 |
| 3.3.1 热导率 |
| 3.3.2 热膨胀系数 |
| 3.4 金刚石/铝复合材料的物相分析 |
| 3.5 金刚石/铝复合材料的组织观察 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 镀层对金刚石/铝复合材料组织性能的影响 |
| 4.1 镀层优化选择 |
| 4.1.1 模拟计算 |
| 4.1.2 复合材料的界面热导 |
| 4.1.3 复合材料的热导率 |
| 4.2 镀覆金刚石的显微组织 |
| 4.3 金刚石/铝复合材料的热物理性能 |
| 4.3.1 热导率 |
| 4.3.2 热膨胀系数 |
| 4.4 金刚石/铝复合材料的物相分析 |
| 4.5 金刚石/铝复合材料的组织观察 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（4）双镀层法制备金刚石/铜复合材料及其性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 电子封装材料概述 |
| 2.1.1 电子封装材料性能指标 |
| 2.1.2 电子封装材料发展历程 |
| 2.2 金刚石增强导热复合材料 |
| 2.2.1 金刚石/银复合材料 |
| 2.2.2 金刚石/铝复合材料 |
| 2.2.3 金刚石/铜复合材料 |
| 2.3 金刚石/铜复合材料制备方法 |
| 2.3.1 SPS烧结法 |
| 2.3.2 PPS烧结法 |
| 2.3.3 热压烧结法 |
| 2.3.4 无压熔渗法 |
| 2.3.5 辅压熔渗法 |
| 2.3.6 高温高压法 |
| 2.3.7 无压烧结法 |
| 2.4 金刚石/铜复合材料的界面研究现状 |
| 2.4.1 基体合金化 |
| 2.4.2 金刚石表面改性 |
| 2.5 金刚石/铜复合材料的物理性能 |
| 2.5.1 金刚石/铜复合材料的导热性能 |
| 2.5.2 金刚石/铜复合材料的热膨胀性能 |
| 2.5.3 金刚石/铜复合材料的力学及加工性能 |
| 2.6 选题背景及意义 |
| 3 研究内容和实验方法 |
| 3.1 研究内容 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 复合材料制备方法 |
| 3.3 材料性能测试 |
| 3.3.1 密度及相对密度测量 |
| 3.3.2 热导率测量 |
| 3.3.3 热膨胀系数测量 |
| 3.3.4 力学性能测量 |
| 3.3.5 微观组织与物相分析 |
| 3.4 技术路线 |
| 4 金刚石表面改性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 盐浴镀覆工艺 |
| 4.2.1 金刚石表面盐浴镀碳化钼 |
| 4.2.2 金刚石表面盐浴镀碳化钨 |
| 4.3 金刚石表面磁控溅射镀锆 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 金刚石表面镀铜研究 |
| 5.1 化学镀铜工艺 |
| 5.1.1 金刚石颗粒表面直接镀铜的研究 |
| 5.1.2 金刚石颗粒表面二次镀铜的研究 |
| 5.2 双镀层金刚石颗粒形貌及粒度分析 |
| 5.2.1 碳化铝表面镀铜的双镀层金刚石 |
| 5.2.2 碳化钨表面镀铜的双镀层金刚石 |
| 5.2.3 锆表面镀铜的双镀层金刚石 |
| 5.3 双镀层金刚石颗粒显微硬度分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 金刚石/铜复合材料的显微组织 |
| 6.1 金刚石/铜复合材料的相对密度 |
| 6.2 金刚石/铜复合材料的组织分析 |
| 6.2.1 镀碳化钼金刚石/铜复合材料的相组成 |
| 6.2.2 镀碳化钨金刚石/铜复合材料的相组成 |
| 6.2.3 镀锆金刚石/铜复合材料的相组成 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 金刚石/铜复合材料的热物理性能 |
| 7.1 金刚石/铜复合材料的热导率 |
| 7.1.1 镀碳化钼金刚石/铜复合材料的热导率 |
| 7.1.2 镀碳化钨金刚石/铜复合材料的热导率 |
| 7.1.3 镀锆金刚石/铜复合材料的热导率 |
| 7.1.4 双镀层金刚石/铜复合材料热导率对比 |
| 7.2 金刚石/铜复合材料热膨胀性能研究 |
| 7.2.1 镀碳化钼金刚石/铜复合材料热膨胀性能研究 |
| 7.2.2 镀碳化钨金刚石/铜复合材料热膨胀性能研究 |
| 7.2.3 镀锆金刚石/铜复合材料热膨胀性能研究 |
| 7.3 金刚石/铜复合材料的力学性能 |
| 7.3.1 镀碳化钼金刚石/铜复合材料的力学性能研究 |
| 7.3.2 镀碳化钨金刚石/铜复合材料的力学性能研究 |
| 7.3.3 镀锆金刚石/铜复合材料的力学性能研究 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论 |
| 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）金刚石/纳米银焊膏的制备及热性能试验（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| §1.2 纳米银焊膏的研究现状 |
| §1.2.1 纳米银焊膏 |
| §1.2.2 纳米银焊膏复合材料 |
| §1.3 金刚石增强基复合材料的研究现状 |
| §1.3.1 金刚石增强基复合材料 |
| §1.3.2 金刚石/纳米银复合材料 |
| §1.4 金刚石/金属复合材料传热特性理论基础 |
| §1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 金刚石/纳米银焊膏的制备 |
| §2.1 实验材料 |
| §2.2 实验设备 |
| §2.3 实验制备过程 |
| §2.3.1 复合纳米银焊膏的制备 |
| §2.3.2 金刚石的表面改性处理 |
| §2.3.3 金刚石/纳米银焊膏的制备 |
| §2.3.4 金刚石/纳米银焊膏的无压烧结工艺 |
| 第三章 金刚石/纳米银焊膏的微观结构 |
| §3.1 前言 |
| §3.2 金刚石/纳米银焊膏有机成分的选择 |
| §3.3 烧结前颗粒微观结构 |
| §3.3.1 纳米银颗粒的微观结构 |
| §3.3.2 金刚石/纳米银焊膏的微观结构 |
| §3.4 烧结后的微观结构 |
| §3.4.1 改性金刚石颗粒的微观结构 |
| §3.4.2 金刚石/纳米银焊膏烧结微观结构 |
| §3.4.3 金刚石/纳米银焊膏烧结连接接头微观结构 |
| §3.5 本章小结 |
| 第四章 烧结金刚石/纳米银焊膏的热性能分析 |
| §4.1 前言 |
| §4.2 金刚石/纳米银焊膏热重分析 |
| §4.3 金刚石/纳米银焊膏的导热性能分析 |
| §4.4 烧结金刚石/纳米银焊膏应用在LED上的热阻分析 |
| §4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| §5.1 全文总结 |
| §5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间主要研究成果 |
（6）金刚石盐浴镀钛对金刚石/铝复合材料组织及性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电子封装及电子封装材料 |
| 1.2.1 电子封装概述 |
| 1.2.2 电子封装材料性能要求 |
| 1.2.3 电子封装材料发展历程 |
| 1.3 金刚石/铝复合材料 |
| 1.3.1 金刚石/铝复合材料制备方法及研究现状 |
| 1.3.2 金刚石/铝复合材料导热性能影响因素 |
| 1.3.3 金刚石/铝复合材料界面产物研究 |
| 1.4 金刚石表面金属化方法 |
| 1.4.1 化学镀与电镀 |
| 1.4.2 真空镀 |
| 1.4.3 盐浴镀 |
| 1.5 选题的目的与意义 |
| 第二章 试验材料及研究方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.1.1 增强相颗粒 |
| 2.1.2 基体材料 |
| 2.1.3 镀覆粉末 |
| 2.2 试验设备 |
| 2.3 制备方法 |
| 2.3.1 金刚石表面镀钛 |
| 2.3.2 复合材料制备 |
| 2.4 复合材料试样的性能表征 |
| 2.4.1 金刚石体积分数测试 |
| 2.4.2 密度及致密度测试 |
| 2.4.3 热导率测试 |
| 2.4.4 热膨胀系数测试 |
| 2.5 组织形貌观察及物相分析 |
| 2.5.1 扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM) |
| 2.5.2 X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD) |
| 2.5.3 复合材料电化学腐蚀 |
| 2.6 干湿交替环境处理 |
| 2.7 热循环环境处理 |
| 第三章 金刚石盐浴镀钛工艺研究 |
| 3.1 盐浴镀钛工艺及原理 |
| 3.1.1 盐浴镀钛工艺 |
| 3.1.2 盐浴镀钛原理 |
| 3.1.3 盐浴镀钛热力学计算 |
| 3.2 盐浴镀金刚石形貌 |
| 3.2.1 盐浴镀金刚石宏观形貌 |
| 3.2.2 盐浴镀金刚石微观形貌 |
| 3.3 物相成分与界面结构分析 |
| 3.3.1 物相分析 |
| 3.3.2 表面元素分析 |
| 3.3.3 界面结构分析 |
| 3.4 保温时间对镀钛金刚石形貌与结构的影响 |
| 3.4.1 保温时间对镀层形貌影响 |
| 3.4.2 保温时间对镀层物相的影响 |
| 3.5 金刚石镀层厚度测试与镀层结合力评价 |
| 3.5.1 增重减重法计算镀层厚度 |
| 3.5.2 XPS法测试镀层厚度 |
| 3.5.3 保温时间对镀层厚度影响 |
| 3.5.4 单次镀覆量与镀层厚度关系 |
| 3.5.5 镀层结合力评价 |
| 3.6 盐浴镀后的杂质处理工艺 |
| 3.6.1 水洗法 |
| 3.6.2 酸洗法 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 镀钛金刚石/铝复合材料组织与性能的研究 |
| 4.1 镀层厚度对复合材料性能的影响 |
| 4.1.1 界面微观形貌 |
| 4.1.2 镀层厚度对相对密度的影响 |
| 4.1.3 镀层厚度对热导率的影响 |
| 4.1.4 镀层厚度对热膨胀系数的影响 |
| 4.2 裸料金刚石/铝与镀钛金刚石/铝复合材料组织与性能的对比 |
| 4.2.1 界面微观形貌对比 |
| 4.2.2 热导率对比 |
| 4.2.3 相对密度对比 |
| 4.2.4 热膨胀系数对比 |
| 4.3 金刚石/铝复合材料界面热导计算 |
| 4.3.1 金刚石/铝复合材料导热机理 |
| 4.3.2 界面热导理论模型 |
| 4.3.3 金刚石/铝复合材料界面热导率理论计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 金刚石/铝复合材料性能衰退研究 |
| 5.1 裸料金刚石/铝复合材料干湿交替环境下性能衰退研究 |
| 5.1.1 界面微观形貌 |
| 5.1.2 相对密度 |
| 5.1.3 热导率 |
| 5.2 裸料金刚石/铝硅复合材料干湿交替环境下性能衰退研究 |
| 5.2.1 界面微观形貌 |
| 5.2.2 相对密度 |
| 5.2.3 热导率 |
| 5.3 镀钛金刚石/铝复合材料干湿交替环境下性能衰退研究 |
| 5.3.1 界面微观形貌 |
| 5.3.2 相对密度 |
| 5.3.3 热导率 |
| 5.4 镀钛金刚石/铝硅复合材料干湿交替环境下性能衰退研究 |
| 5.4.1 界面微观形貌 |
| 5.4.2 相对密度 |
| 5.4.3 热导率 |
| 5.5 金刚石/铝复合材料热循环环境下性能衰退研究 |
| 5.5.1 热循环对复合材料导热性能的影响 |
| 5.5.2 热循环对复合材料界面的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（7）机械合金化法制备金刚石/铜复合涂层的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金刚石/铜热沉材料的研究现状 |
| 1.2.1 金刚石/铜制备方法的研究进展 |
| 1.2.2 金刚石/铜界面改性的研究进展 |
| 1.2.3 金刚石/铜复合涂层的研究进展 |
| 1.3 机械合金化概述 |
| 1.3.1 机械合金化的产生及发展 |
| 1.3.2 机械合金化的粉末体系 |
| 1.3.3 机械合金化过程的主要影响因素 |
| 1.3.4 机械研磨处理及研究现状 |
| 1.3.5 表面机械涂覆技术及研究现状 |
| 1.4 本文研究内容及要解决的问题 |
| 1.4.1 研究内容和目标 |
| 1.4.2 拟解决的关键问题 |
| 第二章 实验材料、设备及试验方案设计 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.2.1 制样设备 |
| 2.2.2 热处理设备 |
| 2.3 实验方案及流程 |
| 2.3.1 实验方案 |
| 2.3.2 金刚石/铜复合涂层制备流程 |
| 2.4 试样分析设备及方法 |
| 2.4.1 组织结构的表征与分析 |
| 2.4.2 性能测试 |
| 第三章 纯铜表面制备金刚石/铜复合涂层 |
| 3.1 实验过程与参数设计 |
| 3.2 金刚石原始粒径对金刚石/铜复合涂层结构及性能的影响 |
| 3.2.1 宏观形貌和晶体结构分析 |
| 3.2.2 显微结构和组织形貌分析 |
| 3.2.3 显微硬度分析 |
| 3.2.4 抗热震性能分析 |
| 3.3 粉末配比对金刚石/铜复合涂层结构及性能的影响 |
| 3.3.1 显微结构和组织形貌分析 |
| 3.3.2 显微硬度分析 |
| 3.3.3 抗热震性能分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 金刚石/铜涂层沉积机理研究 |
| 4.1 实验过程与球磨时间设计 |
| 4.2 复合粉末的变化 |
| 4.3 T2 纯铜基底的变化 |
| 4.4 球磨时间对涂层微观形貌的影响 |
| 4.5 金刚石/铜复合涂层形成机理 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 再结晶退火对金刚石/铜复合涂层的影响 |
| 5.1 实验过程与参数设计 |
| 5.2 涂层的显微结构和组织形貌分析 |
| 5.3 涂层的主要性能 |
| 5.3.1 显微硬度 |
| 5.3.2 摩擦磨损性能 |
| 5.3.3 热传导性能 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 掺Cr+高温退火处理对金刚石/铜复合涂层的影响 |
| 6.1 实验过程与参数设计 |
| 6.2 涂层的显微结构和组织形貌分析 |
| 6.3 涂层的主要性能 |
| 6.3.1 显微硬度 |
| 6.3.2 摩擦磨损性能 |
| 6.3.3 热传导性能 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表(录用)的学术论文及其他研究成果 |
（8）高导热金刚石/铜电子封装材料:制备技术、性能影响因素、界面结合改善方法（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 金刚石/铜复合材料的制备方法 |
| 1.1 粉末冶金法 |
| 1.2 放电等离子烧结法 |
| 1.3 液相渗透法 |
| 2 影响复合材料主要性能的因素 |
| 2.1 影响复合材料热膨胀系数的因素 |
| 2.2 影响复合材料热导率的因素 |
| 3 改善金刚石与铜基体界面结合的途径 |
| 3.1 金刚石表面包覆碳化物 |
| 3.1.1 化学镀 |
| 3.1.2 扩散烧结法 |
| 3.1.3 盐浴镀法 |
| 3.1.4 磁控溅射法 |
| 3.2 基体铜中加入碳化物活性元素 |
| 3.3 增加金刚石与基体接触面积 |
| 4 结语与展望 |
（9）界面厚度及面积调控对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电子封装材料及其发展趋势 |
| 1.3 金刚石表面金属化 |
| 1.3.1 金属与金刚石表面的浸润性 |
| 1.3.2 金刚石表面金属化原理 |
| 1.3.3 金刚石表面金属化分类 |
| 1.3.4 活性元素Cr的选择 |
| 1.4 金刚石/铜复合材料 |
| 1.4.1 金刚石/铜复合材料的制备方法 |
| 1.4.2 金刚石/铜复合材料的研究现状 |
| 1.5 有限元ANSYS分析概述 |
| 1.5.1 有限元ANSYS分析原理 |
| 1.5.2 有限元ANSYS分析的优点 |
| 1.5.3 金属复合材料热导性能的理论计算模型 |
| 1.6 本课题研究的内容及意义 |
| 1.6.1 课题研究的目的及意义 |
| 1.6.2 课题研究的主要内容 |
| 第二章 试验方法与表征 |
| 2.1 实验工艺流程 |
| 2.2 实验原料与设备 |
| 2.3 金刚石表面镀层的构建及复合材料的制备 |
| 2.3.1 金刚石表面盐浴镀Cr |
| 2.3.2 Diamond-Cr/Cu复合材料的制备 |
| 2.4 组织、界面结构的表征 |
| 2.4.1 金刚石镀层厚度的表征 |
| 2.4.2 成分与微观结构的分析 |
| 2.4.3 Diamond-Cr/Cu复合材料的热导率测试 |
| 2.4.4 Diamond-Cr/Cu复合材料的致密度测试 |
| 2.5 ANSYS软件对金刚石/铜导热性能的数值模拟 |
| 第三章 金刚石界面生长机理及界面调控研究 |
| 3.1 金刚石表面盐浴镀Cr形成机理 |
| 3.2 金刚石盐浴镀Cr的表面形貌 |
| 3.2.1 不同镀覆温度下金刚石颗粒界面层形貌 |
| 3.2.2 不同界面数金刚石镀层形貌 |
| 3.3 金刚石镀层性能分析与表征 |
| 3.3.1 镀层的物相及成分分析 |
| 3.3.2 界面的调控与镀层厚度的表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 界面调控对复合材料组织结构及导热性能的影响 |
| 4.1 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料形貌的影响 |
| 4.1.1 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料组织形貌的影响 |
| 4.1.2 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料断面形貌的影响 |
| 4.2 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料形貌的影响 |
| 4.2.1 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料组织形貌的影响 |
| 4.2.2 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料断面形貌的影响 |
| 4.3 Diamond-Cr/Cu复合材料的界面结构 |
| 4.3.1 Diamond-Cr/Cu复合材料界面元素分布检测 |
| 4.3.2 Diamond-Cr/Cu复合材料界面物相成分分析 |
| 4.4 Diamond-Cr/Cu复合材料的致密度及热导率 |
| 4.4.1 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料致密度及热导率的影响 |
| 4.4.2 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料致密度及热导率的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 界面调控对复合材料导热性能影响的数值模拟研究 |
| 5.1 Diamond-Cr/Cu复合材料数值模拟基本假设 |
| 5.2 Diamond-Cr/Cu复合材料有限元模型及原理 |
| 5.3 界面厚度对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响 |
| 5.3.1 不同界面厚度Diamond-Cr/Cu复合材料的温度和热流密度分布图 |
| 5.3.2 不同界面厚度Diamond-Cr/Cu复合材料模拟结果分析 |
| 5.4 界面面积对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响 |
| 5.4.1 不同颗粒大小的Diamond-Cr/Cu复合材料温度和热流密度分布图 |
| 5.4.2 不同界面面积的Diamond-Cr/Cu复合材料模拟结果分析 |
| 5.4.3 Diamond-Cr/Cu复合材料理论模型与实验对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（10）镀硅金刚石/铝复合材料的制备与导热性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光器热沉及电子封装材料 |
| 1.2.1 激光器热沉与电子封装 |
| 1.2.2 电子封装材料 |
| 1.3 金属基复合封装材料 |
| 1.4 金刚石/铝复合材料研究现状 |
| 1.5 复合材料热导率理论基础 |
| 1.6 本论文的研究内容和意义 |
| 第二章 实验内容与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 材料表征手段 |
| 2.2.1X射线粉末衍射分析(XRD) |
| 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.3 聚焦离子束(FIB) |
| 2.2.4 阿基米德法测量材料密度及相对密度 |
| 2.3 材料的热学性能测试 |
| 第三章 挤压铸造法金刚石/铝复合材料的制备与研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 金刚石颗粒表面改性处理 |
| 3.2.1 金刚石颗粒表面金属化方法 |
| 3.2.2 金刚石颗粒表面镀硅原因 |
| 3.2.3 金刚石颗粒表面镀硅原理 |
| 3.2.4 金刚石颗粒表面镀硅工艺 |
| 3.2.5 金刚石表面镀硅粉体与原始金刚石粉体比较 |
| 3.3 挤压铸造法制备金刚石/铝复合材料 |
| 3.4 硅镀层对金刚石/铝复合材料显微组织和物理性能的影响 |
| 3.4.1 硅镀层对复合材料显微组织和界面的影响 |
| 3.4.2 硅镀层对复合材料热导率的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 真空热压法金刚石/铝复合材料的制备与研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 真空热压法制备金刚石/铝复合材料 |
| 4.2.1 热压温度对金刚石/铝复合材料热导率的影响 |
| 4.2.2 金刚石体积分数对金刚石/铝复合材料热导率的影响 |
| 4.2.3 金刚石体积分数对金刚石/铝复合材料致密度的影响 |
| 4.3 金刚石/铝复合材料热导率的理论计算模型 |
| 4.4 热导率理论模型分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
四、复合化学镀层对金刚石-金属复合材料性能的影响（论文参考文献）
- [1]Cr-B-C镀层金刚石铁基复合材料及其地质钻头研究[D]. 张绪良. 吉林大学, 2021(01)
- [2]面向聚变堆应用的金刚石复合钨基材料的制备和组织性能研究[D]. 卫陈龙. 合肥工业大学, 2020(02)
- [3]高导热金刚石/铝复合材料界面构建及组织性能研究[D]. 郭开金. 北方工业大学, 2020(02)
- [4]双镀层法制备金刚石/铜复合材料及其性能研究[D]. 潘彦鹏. 北京科技大学, 2019(07)
- [5]金刚石/纳米银焊膏的制备及热性能试验[D]. 姜雄. 桂林电子科技大学, 2019(01)
- [6]金刚石盐浴镀钛对金刚石/铝复合材料组织及性能的影响[D]. 徐俊. 东南大学, 2019(08)
- [7]机械合金化法制备金刚石/铜复合涂层的研究[D]. 卢丛阳. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [8]高导热金刚石/铜电子封装材料:制备技术、性能影响因素、界面结合改善方法[J]. 赵龙,宋平新,张迎九,杨涛. 材料导报, 2018(11)
- [9]界面厚度及面积调控对Diamond-Cr/Cu复合材料导热性能的影响[D]. 任学堂. 南昌航空大学, 2017(01)
- [10]镀硅金刚石/铝复合材料的制备与导热性能研究[D]. 陶鹏飞. 河南师范大学, 2016(04)