[发明专利]一种AlSiC/AlSi两相材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种AlSiC/AlSi两相材料的制备方法，以及由该制备方法制备的AlSiC/AlSi两相材料。本发明先通过使用由所述不同粒径的碳化硅粉料、氧化铝、高岭土、苏州土形成的粉料制备形成多孔碳化硅陶瓷基体M6，再由含有所述不同粒径的硅粉的硅蜡浆料M7在陶瓷基体M6的基础上制备形成硅与碳化硅表层扩散相结合的陶瓷基体M9，最后向陶瓷基体M9中渗透铝制备形成具有AlSiC和AlSi两相的复合材料，该复合材料结合铝碳化硅和铝硅优势于一体，导热率高、膨胀系数可调、密度低、强度好。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种AlSiC/AlSi两相材料的制备方法，以及由该制备方法制备的AlSiC/AlSi两相材料。

背景技术

碳化硅增强铝基复合材料具有高热导率、热膨胀系数可调、高比强度比刚度、耐磨、耐疲劳、低密度和良好的尺寸稳定性等优异的力学和热物理性能，这些性能能够使碳化硅增强铝基复合材料的封装体与芯片的热膨胀系数相匹配，并起到良好的导热作用，从而解决了电路的热失效问题，提高了元器件的可靠性和稳定性，是恶劣环境下的首选材料。目前，我国对铝基碳化硅的研究报道比较多，但由于硬度大难加工、生产成本高等缺点，能够大批量生产的企业很少。

发明内容

本发明针对现有的铝基碳化硅材料存在硬度大难加工、生产成本高等缺点的问题，提供一种集铝碳化硅和铝硅优势于一体，导热率高、膨胀系数可调、密度低、强度好的AlSiC/AlSi两相材料，以及所述AlSiC/AlSi两相材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

本发明的第一方面，提供一种AlSiC/AlSi两相材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将粒径分别为4-5μm、30-35μm、50-60μm、80-90μm的四种碳化硅粉料混合均匀，得到粉料M1。

优选的，所述粉料M1中，粒径分别为4-5μm、30-35μm、50-60μm、80-90μm的四种碳化硅粉料的质量百分比分别为5-30％、5-40％、5-30％、5-40％；更优选的，这四种碳化硅粉料的质量比为1:2:1:2。

S2、向粉料M1中加入氧化铝、高岭土、苏州土并混合均匀，得到混合物M2。

优选的，所述混合物M2中，粉料M1、氧化铝、高岭土、苏州土的质量百分比分别为85-95％、1-10％、1-10％、1-10％；更优选的，粉料M1、氧化铝、高岭土、苏州土的质量百分比分别为90％、4％、3％、3％。

优选的，所述氧化铝为γ氧化铝。

S3、配制溶质的质量百分浓度为5-15％的溶液M3，所述溶质包括以下质量百分比的各组分：羟甲基丙基纤维素钠5-30％、聚乙烯醇50-80％、十六烷基三甲基溴化铵5-20％、磷酸三丁酯1-10％。

S4、将溶液M3与混合物M2混合均匀，得到坯料M4；然后将坯料M4放入模具中并压制成型，得到坯体M5。

优选的，坯料M4中溶液M3的质量百分比为10-30％；更优选的，将溶液M3均匀加入到混合物M2中后，经过造粒机后得到坯料M4。

优选的，将坯料M4放入模具后，在10-30MPa压力下保压2-200S，得到坯体M5。

S5、对坯体M5进行烧结处理，得到陶瓷基体M6；所述烧结处理的排胶温度为200-500℃，烧结温度为1000-1500℃。

优选的，将坯体M5放入隧道窑中进行烧结处理。

S6、将由粒径分别为4-6μm和50-60μm的两种硅粉组成的硅粉组合物加入到融化的蜡浆中并混合均匀，得到硅蜡浆料M7。