[发明专利]一种两相复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种两相复合材料的制备方法，以及由该制备方法制备的两相复合材料。本发明先通过使用由所述不同粒径的碳化硅粉料及蜡浆形成的粉料制备形成碳化硅陶瓷素坯M5，然后以碳化硅陶瓷素坯M5为模具的一部分，再次以热压铸的方式制备硅陶瓷素坯M6，两素坯以蜡扩散的方式相结合，脱模后进行烧结得到陶瓷基体M7，最后向陶瓷基体M7中渗透铝合金熔液制备形成两相复合材料，该两相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、焊接性好，焊接后产品的气密性小于10^‑10Pa·m³/s，是高功率封装类管壳的不二选择。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种两相复合材料的制备方法，以及由该制备方法制备的两相复合材料。

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。碳化硅增强铝基复合材料在陶瓷封装产品领域应用广泛，尤其是铝碳化硅制备的管壳，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，是航空航天等恶劣环境下的首选材料。然而，铝碳化硅的最大缺点是焊接性差，由铝碳化硅制备的管壳无法直接进行封盖焊接，通常只能在管壳壁顶设置一层过渡金属层(通常为可伐环)，通过该过渡金属层与封盖(通常为金属材料)进行焊接。这层过渡金属的制备工艺复杂，制作难度高，成本昂贵，且目前只有少数设备精良的厂商生产，严重制约了铝碳化硅材料在管壳方面的应用。

发明内容

本发明针对现有的铝碳化硅材料焊接性不好，且存在硬度大难加工、生产成本高等缺点的问题，提供一种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、焊接性好的两相复合材料，以及由该制备方法制备的两相复合材料。

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，提供一种两相复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将粒径分别为4-5μm、30-35μm、50-60μm的三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的三种碳化硅粉料的质量百分比分别为10-45％、10-85％、5-45％；更优选的，这三种碳化硅粉料的质量百分比分别为25％、50％、25％。

S2、将粒径分别为4-6μm和50-60μm的两种硅粉混合均匀，得到粉料M2。

优选的，所述粉料M2中，粒径为50-60μm的硅粉的质量百分比20-90％；更优选的，粒径为50-60μm的硅粉的质量百分比90％。

S3、将粉料M1加入到融化的蜡浆中并混合均匀，得到浆料M3。

优选的，所述浆料M3中，粉料M1的质量百分比为60-80％。

优选的，所述蜡浆由石蜡、蜂蜡和油酸组成且在所述浆料M3中的质量百分比分别为：石蜡12-30％，蜂蜡0.3-5％，油酸0.1-5％。

S4、将粉料M2加入到融化的蜡浆中并混合均匀，得到浆料M4。

优选的，所述浆料M4中，粉料M2的质量百分比为40-70％。

优选的，所述蜡浆由石蜡、蜂蜡和油酸组成且在所述浆料M4中的质量百分比分别为：石蜡10-60％，蜂蜡0.2-3％，油酸0.1-5％。

S5、使用第一热压铸模具并对第一热压铸模具抽真空，然后在75-95℃下将浆料M3注入第一热压铸模具中，冷却后脱模，得到素坯M5。