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电子封装用低热膨胀高热导复合材料——ZrV_2O_7与ZrV_2O_7/Al复合材料制备及其基本特性研究

作　者: 云大钦
导　师: 谷臣清
学　校: 西安理工大学
专　业: 材料学
关键词: 电子封装 负热膨胀材料 钒酸锆（ZrV2O7） 湿化学 复合材料
分类号: TB331
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


采用两种不同的制备工艺技术-氧化物直接煅烧反应合成技术与湿化学法制备前驱体一煅烧合成技术,研究了具有负膨胀特性的钒酸锆(ZrV2O7) 材料的制备原理及机制。经对不同工艺技术所得产物进行X-Ray衍射分析、扫描电子显微镜组织分析及热膨胀仪测试分析,结果表明:采用氧化物直接煅烧反应合成ZrV2O7,是通过V2O5与ZrO2之间的密切接触反应合成,属于固相反应合成技术。所以其反应转变不易进行彻底,也较难获得高纯度的ZrV2O7产物;采用湿化学法制备的ZrV2O7的前驱体粉体,其粉末粒度可达纳米尺度(100nm以下),由其煅烧合成ZrV2O7是通过前驱体的原位热分解合成反应转化而成,因此其反应转化容易充分进行。因而,采用该工艺技术所合成的ZrV2O7产物,其纯度高,在400K以上温度表现出很强的负热膨胀特性。在此基础上,利用湿化学法制备前驱体-煅烧合成技术制备出的高纯度的钒酸锆-ZrV2O7,进一步研究了ZrV2P7与金属Al两类不同性质材料的复合行为及其热膨胀特性。结果表明:采用粉末冶金方法,以ZrV2O7与金属Al的混合粉末为原材料,按不同成形-烧结工艺制备ZrV2O7与金属Al的复合材料试样,经扫描电子显微镜组西安理工大学硕士学位论文织分析、微区电子探针能谱成分分析和X一射线衍射分析发现,在一定烧结温度范围内,zrvZO7与金属AI(无论是固态还是熔融态)均表现出良好的烧结性与浸渍性。但在烧结温度下,zrv207与金属Al之间存在Al对zr的置换反应,从而导致AlvO3与Alvo;相生成,或以金属铝掺杂的形式进入zrvZo7中而生成Zrl一xAlxVZO7-y的复合化合物,并且此现象有随烧结温度升高而加剧的倾向。对所制备的ZrvZO7/Al复合材料的热膨胀特性进行测试,结果表明:其虽然仍具有正的热膨胀特性,但其膨胀率较金属Al低得多。关键词:电子封装负热膨胀材料钒酸错(ZrVZO7)湿化学复合材料

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-10
前言  10-13
1 研究背景、目的及意义  13-39
  1.1 电子封装材料的研究与发展  13-16
    1.1.1 陶瓷电子封装材料  13
    1.1.2 金属电子封装材料  13-14
    1.1.3 塑料电子封装材料  14-15
    1.1.4 金属基复合材料电子封装材料  15-16
  1.2 负热膨胀材料的研究与发展  16-20
    1.2.1 负热膨胀材料及其研究目的  16-20
    1.2.2 负热膨胀材料的应用发展  20
  1.3 负热膨胀材料/金属基复合材料的研究与发展  20-37
    1.3.1 金属基复合材料制备方法  21-25
    1.3.2 金属基复合材料的界面问题  25-28
    1.3.3 金属基复合材料的热物理性能  28-37
  1.4 本研究的目的及意义  37-39
2 本文研究的主要技术路线  39-42
  2.1 主要研究内容  39
  2.2 实验研究技术路线  39-42
    2.2.1 ZrV_2O_7负热膨胀材料的制备及基本特性研究技术路线  39-40
    2.2.2 ZrV_2O_7/Al复合材料的制备及其基本特性研究技术路线  40-42
3 负热膨胀材料ZrV_2O_7的合成及其基本特性研究  42-54
  3.1 实验内容及方法  42-44
    3.1.1 氧化物直接煅烧合成ZrV_2O_7材料  42-43
    3.1.2 湿化学法制备前驱体-煅烧合成ZrV_2O_7材料  43
    3.1.3 产物特性测试  43-44
  3.2 实验结果与分析  44-49
    3.2.1 X-射线衍射分析结果  44-46
    3.2.2 先驱体及煅烧合成产物的显微组织  46-49
  3.3 实验分析讨论  49-53
    3.3.1 固相反应机制讨论  49-52
    3.3.2 ZrV_2O_7材料的热膨胀特性  52-53
  3.4 本章小结  53-54
4 负热膨胀材料ZrV_2O_7/金属Al复合材料制备研究  54-63
  4.1 实验内容及方法  54-55
    4.1.1 实验用原材料  54
    4.1.2 ZrV_2O_7/Al复合材料制备方法  54
    4.1.3 测试分析  54-55
  4.2 实验结果及分析  55-62
    4.2.1 XRD分析结果  55-56
    4.2.2 ZrV_2O_7/Al复合材料的显微组织  56-59
    4.2.3 ZrV_2O_7/Al复合材料的X-射线衍射结果  59-61
    4.2.4 ZFV_2O_7及ZrV_2O_7/Al复合材料的热膨胀特性  61-62
  4.3 本章小结  62-63
5 ZFV_2O_7负热膨胀机理及其对ZrV_2O_7/Al复合材料热膨胀特性的影响  63-73
  5.1 材料热膨胀性能表征  63-64
  5.2 ZrV_2O_7的负热膨胀机理  64-71
    5.2.1 格林爱森模型  64-69
    5.2.2 刚性单元模型(RUMs)  69-71
  5.3 ZrV_2O_7/Al复合材料的热膨胀特性及其机理  71-73
6 结论  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-83
作者攻读硕士期间以第一作者公开发表的论文  83

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 金属复合材料
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