CN103540806A - 一种新型复合材料Al-Y2W3O12及其制备方法 - Google Patents
一种新型复合材料Al-Y2W3O12及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103540806A CN103540806A CN201310502175.8A CN201310502175A CN103540806A CN 103540806 A CN103540806 A CN 103540806A CN 201310502175 A CN201310502175 A CN 201310502175A CN 103540806 A CN103540806 A CN 103540806A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite material
- advanced composite
- preparation
- prepared
- aluminium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明属于负热膨胀复合材料技术领域,具体涉及一种新型复合材料Al-Y2W3O12及其制备方法。该复合材料由铝与Y2W3O12固相烧结制成,其中铝占总质量的20%~80%。本发明所提供的复合材料采用固相合成法在空气氛围下制备,制备过程简单、成本较低、适合工业化生产;该复合材料具有较好的导电性能和热膨胀系数,能够较好的满足于集成电路和芯片封装技术方面对硅基材料热匹配的要求,可供电子领域广泛应用,因而具有较为广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于负热膨胀复合材料技术领域,具体涉及一种新型复合材料Al-Y2W3O12及其制备方法。
背景技术
在工程技术领域,不同材料热膨胀系数的差异,甚至同一材料由表面到内部的不同深度因存在热梯度导致的热膨胀区别,往往导致热应力。热应力常导致零部件尺寸的变化、器件疲劳、断裂等不同程度的损伤一直是航天航空、精密测量、光电子、IT等应用领域中亟待解决的一个难题。负热膨胀材料的发现为解决此问题提供了契机。
近年来,采用负热膨胀材料与常用材料复合制备近零膨胀或可控膨胀材料已经成为材料制备中的热点之一。负热膨胀材料与常用材料的复合研究有:负热膨胀材料与金属复合、负热膨胀材料与陶瓷复合、负热膨胀材料与高分子材料复合等。针对负热膨胀材料与金属复合制备的可控膨胀材料目前研究成果较为突出,尤其是可望在集成电路和芯片封装技术方面取得突破性进展,从而实现同时满足对封装材料散热、导电、低膨胀及与硅基热匹配的目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型金属-负膨胀材料复合材料Al-Y2W3O12及其合成法。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:
一种新型复合材料Al-Y2W3O12,由铝与Y2W3O12固相烧结制成。
所述新型复合材料Al-Y2W3O12,以质量百分比计,铝占总质量的20%~80%,优选铝占总质量的75%。
新型复合材料Al-Y2W3O12的制备方法包括以下步骤:
(1)将铝粉与Y2W3O12研磨混合均匀;
(2)将步骤(1)所得混合均匀物料进行压片;
(3)将步骤(2)所制备的压片进行烧结,自然降温得到新型复合材料。
步骤(1)中铝粉占铝粉与Y2W3O12质量之和的20%~80%。
步骤(1)中为使铝粉与Y2W3O12混合均匀,优选加入无水乙醇。
步骤(2)中所述压片为压片机在10 ~12MPa压力下压制5 min所制备的素胚体。
步骤(3)中所述烧结为600℃~650℃保温4 h。
本发明所提供的金属-负膨胀材料复合材料,同时具有金属Al优良的导电性能和膨胀系数较小的优点,因而用途较为广泛。本发明的有益效果具体体现在:本发明所提供的Al-Y2W3O12复合材料采用固相合成法在空气氛围下制备,制备过程简单、成本较低、适合工业化生产;复合材料Al-Y2W3O12呈现特殊的嵌入式复合结构,当Al与Y2W3O12的质量比取值为7:3时,在RT—600℃范围内,利用RST5000型电化学工作站测得该种复合材料电导率18.2 S/m,可达Al的电导率(35.71S/m)的1/2;利用LINSEIS DIL L76热膨胀仪测试样品的膨胀系数是14.76×10-6/K,也约为金属Al膨胀系数(27.52×10-6/K)的1/2,能够较好的满足于集成电路和芯片封装技术方面对硅基材料热匹配的要求,可供电子领域广泛应用,因而具有较为广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1、2、3、4、5、6、7所制备Al-Y2W3O12复合材料的XRD图谱;
图2为实施例3所制备复合样品的SEM图片;
图3为实施例3所制备复合样品的EDS能谱;
图4为实施例3所制备复合样品的EDS的元素面扫描图像,其中(a)为Al,(b)为O,(c)为Y,(d)为W;
图5为实施例2、3、4、5、6、7所制备复合样品的伏安特性曲线;
图6为实施例1、2、3、4、5、6、7所制备复合样品及Y2W3O12、Al的线性膨胀曲线,其中(a) 为Y2W3O12; (b-h)为不同质量比的Al- Y2W3O12样品,((b)为2:8, (c)为4:6,(d)为5:5, (e)为6:4,(f)为7:3, (g) 为7.5:2.5,(h)为8:2;(i) 为Al。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的解释说明,以使本领域技术人员能够更好的理解和实践本发明的技术方案。
实施例1
本实施例所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12中铝占总质量即铝与Y2W3O12质量之和的20%,即Al与Y2W3O12的质量比为2:8。其制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将Al粉和Y2W3O12以2:8的质量比在玛瑙研钵中混合,研磨20 min后加入无水乙醇继续研磨2 h,以确保其混合均匀;Y2W3O12以液相法制备。
(2)将步骤(1)混合均匀的Al粉与Y2W3O12的混合物料使用769YP-15A型粉末半轴压片机在10 MPa压力下压5 min,制备得到直径10mm,高5mm的圆柱形素胚体。
(3)将步骤(2)制备的素胚体置于箱式炉中以5℃/min的升温速率从室温升至630℃,保温4 h,自然降温得到新型复合材料Al-Y2W3O12。
对所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12进行X射线衍射(XRD)谱物相分析,其结果如图1所示,经分析知,其生物相主要为Al 和Y2W3O12。
实施例2
本实施例所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12中铝占总质量即铝与Y2W3O12质量之和的40%,即Al与Y2W3O12的质量比为4:6。
制备方法与实施例1相同,仅压片压力调整为12MPa,烧结温度调整为600℃,保温4h。
对所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12进行X射线衍射(XRD)谱物相分析,其结果如图1所示,经分析知,其生物相主要为Al 和Y2W3O12。
实施例3
本实施例所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12中铝占总质量即铝与Y2W3O12质量之和的50%,即Al与Y2W3O12的质量比为5:5。
制备方法与实施例1相同,仅烧结温度调整为650℃,保温4h。
对所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12进行X射线衍射(XRD)谱物相分析,其结果如图1所示,经分析知,其生物相主要为Al 和Y2W3O12。
对本实施例所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12进行进一步的分析,图2为本实施例所制备新型复合材料Al-Y2W3O12的SEM图片;图3为本实施例所制备新型复合材料Al-Y2W3O12的EDS能谱;图4为本实施例所制备新型复合材料Al-Y2W3O12的EDS的元素面扫描图像。
实施例4
本实施例所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12中铝占总质量即铝与Y2W3O12质量之和的60%,即Al与Y2W3O12的质量比为6:4。
制备方法与实施例1相同。
对所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12进行X射线衍射(XRD)谱物相分析,其结果如图1所示,经分析知,其生物相主要为Al 和Y2W3O12。
实施例5
本实施例所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12中铝占总质量即铝与Y2W3O12质量之和的70%,即Al与Y2W3O12的质量比为7:3。
制备方法与实施例1相同。
对所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12进行X射线衍射(XRD)谱物相分析,其结果如图1所示,经分析知,其生物相主要为Al 和Y2W3O12。
实施例6
本实施例所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12中铝占总质量即铝与Y2W3O12质量之和的75%,即Al与Y2W3O12的质量比为7.5:2.5。
制备方法与实施例1相同。
对所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12进行X射线衍射(XRD)谱物相分析,其结果如图1所示,经分析知,其生物相主要为Al 和Y2W3O12。
实施例7
本实施例所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12中铝占总质量即铝与Y2W3O12质量之和的80%,即Al与Y2W3O12的质量比为8:2。
制备方法与实施例1相同。
对所制备的新型复合材料Al-Y2W3O12进行X射线衍射(XRD)谱物相分析,其结果如图1所示,经分析知,其生物相主要为Al 和Y2W3O12。
实验例
为进一步检验本发明所提供的新型复合材料Al-Y2W3O12的相关性能,发明人针对新型复合材料Al-Y2W3O12的电导率和热膨胀性能指标做了进一步的检测实验。
电导率性能指标
电导率的计算公示如下:
其中:R为材料电阻,δ为材料的厚度,Ф为材料的直径。
图5为实施例2、3、4、5、6、7所制备新型复合材料Al-Y2W3O12的伏安特性曲线。
热膨胀性能
图6为实施例1、2、3、4、5、6、7所制备复合样品的线性膨胀曲线,温度为从室温到600℃。
下表是根据图6对新型复合材料Al-Y2W3O12线膨胀系数的计算结果。其中,实施例1的线性膨胀系数为-5.24×10-6/K,实施例2的线性膨胀系数为10.58×10-6/K,实施例3的线性膨胀系数为11.41×10-6/K,实施例4的线性膨胀系数为12.09×10-6/K,实施例5的线性膨胀系数为14.76×10-6/K,实施例6的线性膨胀系数为19.13×10-6/K,实施例7的线性膨胀系数为23.68×10-6/K。
通过上述实施例及实验例,可以发现,本发明所提供的新型复合材料Al-Y2W3O12制备方法简单,同时具有优良的导电性能和较好的热膨胀系数,因而在电子领域具有较为广阔的应用前景。
Claims (8)
1.一种新型复合材料Al-Y2W3O12,其特征在于,该复合材料由铝与Y2W3O12固相烧结制成。
2.如权利要求1所述新型复合材料Al-Y2W3O12,其特征在于,以质量百分比计,铝占总质量的20%~80%。
3.如权利要求1所述新型复合材料Al-Y2W3O12,其特征在于,以质量百分比计,铝占总质量的75%。
4.权利要求1所述新型复合材料Al-Y2W3O12的制备方法,包括以下步骤:
(1)将铝粉与Y2W3O12研磨混合均匀;
(2)将步骤(1)所得混合均匀物料进行压片;
(3)将步骤(2)所制备的压片进行烧结,自然降温得到新型复合材料。
5.如权利要求4所述新型复合材料Al-Y2W3O12的制备方法,其特征在于,步骤(1)中铝粉占总质量的20%~80%。
6.如权利要求4所述新型复合材料Al-Y2W3O12的制备方法,其特征在于,步骤(1)中为使铝粉与Y2W3O12混合均匀,加入无水乙醇。
7.如权利要求4所述新型复合材料Al-Y2W3O12的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述压片为压片机在10 ~12MPa压力下压制5 min所制备的素胚体。
8.如权利要求4所述新型复合材料Al-Y2W3O12的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述烧结为600℃~650℃保温4 h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310502175.8A CN103540806B (zh) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | 一种复合材料Al-Y2W3O12及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310502175.8A CN103540806B (zh) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | 一种复合材料Al-Y2W3O12及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103540806A true CN103540806A (zh) | 2014-01-29 |
CN103540806B CN103540806B (zh) | 2016-04-13 |
Family
ID=49964649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310502175.8A Expired - Fee Related CN103540806B (zh) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | 一种复合材料Al-Y2W3O12及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103540806B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104120309A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-29 | 郑州大学 | 一种金属-负热膨胀材料复合材料及其制备方法 |
CN104694775A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-06-10 | 江苏时代华宜电子科技有限公司 | 一种可调热膨胀的SiC/Al2(WO4)3/Al复合材料 |
CN105648248A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-06-08 | 郑州大学 | 可控热膨胀复合导电陶瓷材料α-Cu2V2O7-Al |
CN112410623A (zh) * | 2019-08-21 | 2021-02-26 | 天津大学 | 一种高阻尼铝硅基复合材料及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1301240A (zh) * | 1998-05-19 | 2001-06-27 | 康宁股份有限公司 | 负热膨胀材料,其制造方法和用途 |
JP2003213351A (ja) * | 2002-01-22 | 2003-07-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高熱伝導性複合材料及びその製造方法 |
CN1944341A (zh) * | 2006-09-11 | 2007-04-11 | 郑州大学 | 负热膨胀系数材料激光合成方法 |
CN102906049A (zh) * | 2009-12-21 | 2013-01-30 | 西班牙高等科研理事会 | 含有氧化陶瓷的具有受控热膨胀系数的复合材料及其获得方法 |
-
2013
- 2013-10-23 CN CN201310502175.8A patent/CN103540806B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1301240A (zh) * | 1998-05-19 | 2001-06-27 | 康宁股份有限公司 | 负热膨胀材料,其制造方法和用途 |
JP2003213351A (ja) * | 2002-01-22 | 2003-07-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高熱伝導性複合材料及びその製造方法 |
CN1944341A (zh) * | 2006-09-11 | 2007-04-11 | 郑州大学 | 负热膨胀系数材料激光合成方法 |
CN102906049A (zh) * | 2009-12-21 | 2013-01-30 | 西班牙高等科研理事会 | 含有氧化陶瓷的具有受控热膨胀系数的复合材料及其获得方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
AKIHIRO MATSUMOTO ET AL: "Fabrication and Thermal Expansion of Al-ZrW2O8 Composites by Pluse Current Sintering Process", 《MATERIALS SCIENCE FORUM VOLS》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104120309A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-29 | 郑州大学 | 一种金属-负热膨胀材料复合材料及其制备方法 |
CN104694775A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-06-10 | 江苏时代华宜电子科技有限公司 | 一种可调热膨胀的SiC/Al2(WO4)3/Al复合材料 |
CN105648248A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-06-08 | 郑州大学 | 可控热膨胀复合导电陶瓷材料α-Cu2V2O7-Al |
CN112410623A (zh) * | 2019-08-21 | 2021-02-26 | 天津大学 | 一种高阻尼铝硅基复合材料及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103540806B (zh) | 2016-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104630527B (zh) | 一种制备铜基金刚石复合材料的方法 | |
Shin et al. | Sintering behavior of garnet-type Li7La3Zr2O12-Li3BO3 composite solid electrolytes for all-solid-state lithium batteries | |
CN102534331B (zh) | 一种高导热金刚石/铝复合材料的制备方法 | |
CN103613388B (zh) | 一种低温合成TiB2-TiC陶瓷复合材料的方法 | |
JP5795187B2 (ja) | 対熱膨張性樹脂および対熱膨張性金属 | |
CN111410518A (zh) | 晶粒级配的氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板及其制备工艺 | |
CN103540806B (zh) | 一种复合材料Al-Y2W3O12及其制备方法 | |
CN105236982A (zh) | 氮化铝增强的石墨基复合材料及制备工艺 | |
CN105648248A (zh) | 可控热膨胀复合导电陶瓷材料α-Cu2V2O7-Al | |
CN104310976A (zh) | 一种高耐磨耐高温陶瓷 | |
Zhong et al. | Binding natural graphite with mesophase pitch: A promising route to future carbon blocks | |
CN112876232A (zh) | 一种高温ntc热敏陶瓷材料及其放电等离子烧结方法 | |
Gao et al. | Dielectric properties of AlN/Mo composite ceramics prepared by spark plasma sintering method at different processing conditions | |
CN108658600B (zh) | 一种Cu2-xS热电材料的超低温烧结方法 | |
Yang et al. | The effect of boron nitride nanosheets on the mechanical and thermal properties of aluminum nitride ceramics | |
CN102260803B (zh) | 一种纳米TiC0.5颗粒原位增强Cu(Al)复合材料及其制备方法 | |
CN109678512A (zh) | 一种max相导电陶瓷材料及其制备方法 | |
CN103094694B (zh) | 一种超材料介质基板及其加工方法 | |
CN104120309B (zh) | 一种金属-负热膨胀材料复合材料及其制备方法 | |
CN104446461A (zh) | 低膨胀ZrO2/ZrW2O8陶瓷复合材料及其制备方法 | |
CN107903055A (zh) | 一种梯度掺杂钛酸铋钠基多层无铅压电陶瓷 | |
CN107235731A (zh) | 共晶组织超高温ZrB2‑SiC复相陶瓷及制备方法 | |
Rauscher et al. | Influence of Low‐Temperature Co‐Fired Ceramics Green Tape Characteristics on Shrinkage Behavior | |
CN106191499A (zh) | 粉末冶金法制备高硅铝合金的方法 | |
CN103194632B (zh) | 高体积分数微米氧化铝陶瓷增强铝复合材料的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160413 Termination date: 20161023 |