铝硅合金性能

高硅铝合金并利用金相显微镜、万能电子拉伸机、差热分析仪、一热物性测试仪等设备系统测试和分析了该材料的显微组织、力学和热物理性能。结果表明随着合金中硅含量的增加经热挤压后的硅相尺寸相对要粗大一些材料的热导率呈下降趋势热导性能下降的幅度会随含量的增加而加大热膨胀系数下降材料的抗拉强度下降。关键词快速凝固真空包套热挤压—合金气密性导热性电子封装

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之一

高硅铝合金轻质电子封装材料的质量仅为金属基—电子封装材料的且具有很好的热导性能热膨胀系数能与电路板广泛使用的半导体材料相匹配因此作为基片衬底、机壳及盖板等材料可保证电子器件在使用过程中不致受热或开裂而过早失效。由于的活性很高在快速凝固制粉时不可避免地会形成一层氧化膜导致致密化过程中合金元素的相互扩散受到阻碍难以形成冶金粘结因此需要采用一些特殊的致密化工艺。对于快速凝固高硅铝合金粉末而言应用最广泛的致密化技术是粉末热挤压

。快速凝固高硅铝合金粉末热挤压成形时由于粉末含有大量的初晶硅相材料的塑性较差同时由于相颗粒硬度高加剧了模具的磨损故一般采用塑性较好的材料如纯铝作包套封装‘??“。 目前国内外已有人利用喷射沉积粉末冶金技术制备出了含量在以内的过共晶高硅铝合金的二元或多元合金且主要集中在———系多元耐磨合金或高强耐磨合金的研究上至今未见更高含量的高硅铝合金制备技

以石英为主要矿物组成的矿石，可供工业利用的块状二氧化硅原料的总称。

主要指石英岩、石英砂岩和脉石英。

按成因分结晶硅石和胶结硅质两种，其品位和品级主要以有用组分二氧化硅含量和铁、铝、钛、钾、钠等有害组分含量而定。

玻璃用硅质原料除上述矿石类型外，还有石英砂、含粘土或长石石英砂；水泥原料的硅质原料多指砂岩和石英砂等。

硅质原料主要用作耐火材料、冶金熔剂、玻璃原料和水泥、化工原料及建筑石材等，其组分含量和物理性质因用途而有不同要求。泥生产中粘土质原料的选择主要取决于资源状况及水泥生产工艺,一般湿法生产以黄土、粘土为主,而干法生产则以页岩、粉砂岩、泥岩等较为有利.随着水泥生 产工艺技术的不断发展,当今世界水泥工业越来越多地采用干法窑外分解窑生产工艺,且单台窑生产能力不断加大,由于干法工艺生料中CaCO3的分解大多在预 热器及分解炉中进行,窑本身煅烧能力有了很大的提高,因此熟料一般都采用较高的硅酸率(SM).在采用较低硅酸率(SM)的粘土质原料时,由于其SiO2 含量较低,Al2O3含量较高,往往需增加砂岩、河砂等硅质校正原料.

又称浅色矿物(light colored mineral)。是指火成岩中的石英及含钾、钠（部分钙）较多的铝硅酸盐矿物的总称。主要有石英类、长石类、副长石类和白云母类等。岩石中硅铝矿物和镁铁质矿物相对含量的变化,常是火成岩分类的依据,同时也是反映岩石化学成分的特征。如花岗岩,其中硅铝矿物含量往往大于镁铁质矿物,而二氧化硅的含量常超过65%；而超镁铁质岩则几乎不含硅铝矿物,二氧化硅含量往往在45%以下。

科学家研究表明石墨烯是属于二维晶体，我们日常生活中所能见到的石墨烯是由一层层蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而成的。科学实验证明石墨的分层之间相互作用力比较弱，在外力的作用下容易分离，形成薄片。当通过科学手段分离各个石墨层后，就会形成单层的石墨片，这种只有一个碳原子厚度的单层就被称之为石墨烯。

由于石墨烯是集声、光、电、热、力、磁四种以上材料特性于一身，同时具备良好的透光性、导热性等其他材料不具备的性能。

随着科学研究的不断深入及困难点的不断突破，石墨烯日后可能会应用在各个领域。移动设备、新能源电池等领域。传感器、晶体管、显示屏、电池、感光元件、复合材料等都是石墨烯的应用领域，我国储能丰富，价格也低，所以石墨烯必将被广泛的应用。

石墨烯合金。因为它具有耐高温的特性，所以成为航空航天领域常用到钛合金材料，但是它的缺点也比较明显，散热性比较低，因此需要在设备上增加一些散热装置来帮助它克服自身缺点，使合金的热导率、导电性等功能特性得到优化。

石墨烯防弹。石墨烯具有优胜的力学功用，会应用到防弹衣、甲片上。石墨烯能明显增强蜘蛛丝的强度，复合丝可达天然蛛丝强度的3.5倍，是单兵防弹衣的高功用材料。

石墨烯半导体封装。在电子封装材料领域，我国将石墨烯与铝合金通过技术手段完结合在一起，研究出了超越上一代的高性能的电子封装材料。与传统的铝-硅合金相比，这种材料的导热性能提升1倍以上，强度提升90%，对相关产业的技术升级具有重要意义。

石墨烯的优势和潜力是很大的。将来应用的领域也很广泛。对于石墨烯的研究，科学家从未停止过，未来石墨烯将作为新型材料广泛应用、造福人类。

看看下面的文章你就知道了。

铝及铝合金零件的焊接工艺方法

【摘要】铝及铝合金材料密度低,强度高,热电导率高,耐腐蚀能力强,具有良好的物理特性和力学性能,因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。长期以来,由于焊接方法及焊接工艺参数的选取不当,焊接时的常出现缺陷,本文介绍了此类金属零件焊接时的工艺步骤及其焊接参数的选取。

【关键词】铝合金 焊接 加工工艺

铝及铝合金材料密度低,强度高,热电导率高,耐腐蚀能力强,具有良好的物理特性和力学性能,因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。长期以来,由于焊接方法及焊接工艺参数的选取不当,造成铝合金零件焊接后因应力过于集中产生严重变形,或因为焊缝气孔、夹渣、未焊透等缺陷,导致焊缝金属裂纹或材质疏松,严重影响了产品质量及性能。

1 铝合金材料特点

铝是银白色的轻金属,具有良好的塑性、较高的导电性和导热性,同时还具有抗氧化和抗腐蚀的能力。铝极易氧化产生三氧化二铝薄膜,在焊缝中容易产生夹杂物,从而破坏金属的连续性和均匀性,降低其机械性能和耐腐蚀性能。

2 铝合金材料的焊接难点

(1)极易氧化。在空气中,铝容易同氧化合,生成致密的三氧化二铝薄膜(厚度约0.1-0.2μm),熔点高(约2050℃),远远超过铝及铝合金的熔点(约600℃左右)。氧化铝的密度3.95-4.10g/cm3,约为铝的1.4倍,氧化铝薄膜的表面易吸附水分,焊接时,它阻碍基本金属的熔合,极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷,引起焊缝性能下降。

(2)易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢,由于液态铝可溶解大量的氢,而固态铝几乎不溶解氢,因此当熔池温度快速冷却与凝固时,氢来不及逸出,容易在焊缝中聚集形成气孔。氢气孔目前难于完全避免,氢的来源很多,有电弧焊气氛中的氢,铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等。实践证明,即使氩气按GB/T4842标准要求,纯度达到99.99% 以上,但当水分含量达到20ppm时,也会出现大量的致密气孔,当空气相对湿度超过80%时,焊缝就会明显出现气孔。

3 铝合金材料焊接的工艺方法

(1)焊前准备

采用化学或机械方法,严格清理焊缝坡口两侧的表面氧化膜。

化学清洗是使用碱或酸清洗工件表面,该法既可去除氧化膜,还可除油污,具体工艺过程如下:体积分数为6%～10%的氢氧化钠溶液,在70℃左右浸泡0.5min→水洗→体积分数为15%的硝酸在常温下浸泡1min进行中和处理→水洗→温水洗→干燥。洗好后的铝合金表面为无光泽的银白色。

机械清理可采用风动或电动铣刀,还可采用刮刀、锉刀等工具,对于较薄的氧化膜也可用0.25mm的铜丝刷打磨清除氧化膜。

清理好后立即施焊,如果放置时间超过4h,应重新清理。

(2)确定装配间隙及定位焊间距

施焊过程中,铝板受热膨胀,致使焊缝坡口间隙减少,焊前装配间隙如果留得太小,焊接过程中就会引起两板的坡口重叠,增加焊后板面不平度和变形量相反,装配间隙过大,则施焊困难,并有烧穿的可能。合适的定位焊间距能保证所需的定位焊间隙,因此,选择合适的装配间隙及定位焊间距,是减少变形的一项有效措施。根据经验,不同板厚对接缝较合理的装配工艺参数。

(3)选择焊接设备

目前市场上焊接产品种类较多,一般情况下宜采用交流钨极氩弧焊(即TIG焊)。它是在氩气的保护下,利用钨电极与工件问产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的一种焊接方法。该焊机工作时,由于交流电流的极性是在周期性的变换,在每个周期里半波为直流正接,半波为直流反接。正接的半波期间钨极可以发射足够的电子而又不致于过热,有利于电弧的稳定。反接的半波期间工件表面生成的氧化膜很容易被清理掉而获得表面光亮美观、成形良好的焊缝。

(4)选择焊丝

一般选用301纯铝焊丝及311铝硅焊丝。

(5)选取焊接方法和参数

一般以左焊法进行,焊炬和工件成60°角。焊接厚度15mm以上时,以右焊法进行,焊炬和工件成90°角。

焊接壁厚在3mm以上时,开V形坡口,夹角为60°～70°,间隙不得大于1mm,以多层焊完成。壁厚在1.5mm以下时,不开坡口,不留间隙,不加填充丝。焊固定管子对接接头时,当管径为200mm,壁厚为6mm时,应采用直径为3～4mm的钨极,以220～240A的焊接电流,直径为4mm的填充焊丝,以1～2层焊完。

根据经验,在铝及铝合金焊接时,应选择其适用的焊接参数。

目前常见的基板种类有，硬式印刷电路板、高热导系数铝基板、陶瓷基板、软式印刷电路板、金属复合材料。硬式印刷电路板(PrintednbspCircuitnbspBoard；PCB)，多用于各项电子基板，最常见到的就是计算机内部的各项组件，如主机板、显示卡、声卡…等。有完整的体系，从上游到下游，有助于LED基板的发展。传统的PCB板，无法乘载高功率的热能，发展仍停在低功率的LED，但由于转型、投资、技术等其它考虑，并不会往高功率的LED生产研发方向规划，而会以现有的机台、或是利用其它电子基板技术转移到LED运用上，达到降低成本、提高效率目的。高热导系数铝基板(MetalnbspCorenbspPCB；MCPCB)，，是以PCB将下方基材改为铝合金，一般来说纯铝的散热系数k(W/mK)较铝合金高，但由于纯铝的硬度不高造成使用上的困难，所以会以铝合金的型式，来制作基板。在MCPCB国内厂商发展出不同型态的种类，有以软板取代氧化铝板方式，发挥高效能的散热，也有的厂商改变树脂配方，不但将涂布的关键技术提升，也顾虑到基材的环保问题。陶瓷基板目前有3大类，Al2O3(氧化铝)、LTCC(低温共烧陶瓷)、AlN(氮化铝)，技术门坎性而言，但AlN最高、LTCC次之。由陶瓷烧结而成得LED基板，有散热性佳、耐高温、耐潮湿等优点。但是价格高出传统基板数倍，所以至今仍不是散热型基板主要组件，但若不考虑价格因素，陶瓷基板是为最佳首选。

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电子封装的材料主要有四大类来支撑，金属，玻璃，陶瓷，光电子材料。金属封装是采用金属作为外壳材料，导线穿过金属壳体大多数采用的一种封装技术，相应的其他材料也故名思义。这几种材料为实现电子芯片安装，支撑以及连接环境保护起到了很大的作用，与其他同类型的材料相比更有良好的导热，导电散热以及屏蔽外界的能力。