放电等离子烧结制备高导热Cu-B/Dia复合材料

摘要：

铜/金刚石复合材料被认为是下一代散热材料,在未来大功率电子器件中具有巨大的应用潜力.铜基体与金刚石之间的相层特性对复合材料的热物理性能有重要影响.采用粉末冶金+放电等离子烧结(SPS)工艺制备了Cu-xB合金和Cu-xB/Dia复合材料,研究了金刚石体积分数和B含量对热导率的影响.结果表明,B元素在Cu-xB合金中以游离态形式存在,会降低Cu-xB合金的热导率.在Cu-xB/Dia复合材料中,B元素通过扩散与金刚石颗粒反应形成了B4C界面层,改善了铜基体和金刚石颗粒的结合状态.X光电子能谱仪(XPS)和扫描电镜(SEM)分析证实了Cu/Dia界面处碳化硼(B4C)的形成.此外,Cu-0.5B/Dia复合材料的热导率高于Cu-1.0B/Dia复合材料,这是由于过量的B元素残留在铜基体中,使得复合材料的导热性能下降.随着金刚石体积分数的增加,复合材料的热导率先增加后减小,这是由于过量的金刚石会导致复合材料相对密度下降.当金刚石的体积分数为50%时,Cu-0.5B/Dia复合材料的热导率最高,达到了614 W/(mK).

关键词：Cu-xB/Dia复合材料、粉末冶金方法、热导率、B4C界面层、X光电子能谱仪(XPS)

所属期刊栏目：35

分类号：TF125;TQ164(冶金技术)

资助基金：国家自然科学基金TiC/Fe;51901063

在线出版日期：2023-11-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1-8