鋁碳化硅在T/R組件中的應用:本世紀初,美國的AlSiC年產量超過100萬件,T/ R模塊已經由“磚”式封裝向很薄、邊長5cm或更小方塊形的“瓦”式封裝發展,進一步降低T/R模塊的尺寸、厚度、重量以及所產生的熱量。歐洲防務公司、法、英、德聯合開發機載AESA及T/R模塊技術,研制具有1200個T/R模塊全尺寸樣機的試驗工作,俄羅斯積極著手研制第4代戰斗機用AESA雷達,以色列、瑞典研制出輕型機載AESA預警雷達,機載AESA及 T/R模塊市場持續升溫。杭州陶飛侖新材料有限公司鋁碳化硅產品覆蓋輕質耐磨/高精密結構件、微波電子/光電/大功率 IGBT 模塊封裝等。湖北使用鋁碳化硅產業化
二、高體分鋁碳化硅(SiC體積比55%-75%)材料介紹與應用1、性能優勢及應用方向:(1)、低密度:(55%~75%)電子封裝及熱控元件用鋁碳化硅的密度一般在3.1g/cm3左右,密度**低于W/Cu合金({11~18}g/cm3)、Mo/Cu合金({9~10}g/cm3)和Kovar合金(8.3g/cm3),可有效減重。以替代W/Cu合金用作雷達微波功率管封裝底座為例,在同樣的強度和剛度條件下,可減重高達80%以上。(2)、低膨脹系數:(55%~75%)電子封裝及熱控元件用鋁碳化硅膨脹系數一般為(6~9)×10-6m/℃(-60℃~200℃),遠低于W/Cu合金({7~13}×10-6/K)、Mo/Cu合金({7~13}×10-6/K)等傳統封裝材料,與Si、GaAs、AlN等無機陶瓷基片材料熱匹配良好。河南質量鋁碳化硅設備鋁碳化硅已經應用于直升機模鍛件。
除用作慣性器件外,光學/儀表級鋁基碳化硅還可替代鈹材、微晶玻璃、石英玻璃等用作反射鏡鏡坯。例如,美國已采用碳化硅顆粒增強鋁基復合材料制成了超輕空間望遠鏡的主反射鏡和次反射鏡,主鏡直徑為0.3m。反射鏡面帶有拋光的化學鍍鎳層,鎳反射層與鋁基復合材料基材結合良好、膨脹也十分匹配。在(230-340)K之間進行320次循環后,鎳反射層仍能保持1/10可見光波長的平面度。由于結構的改進,鋁碳化硅反射鏡比傳統玻璃反射鏡輕50%以上。由于多處采用了新材料。使得整個空間望遠鏡重量*為4.54kg。
鋁碳化硅制備技術介紹:
1、鋁碳化硅材料成型技術應具備的條件:
鋁碳化硅制備工藝種類較多,包含粉末冶金法、攪拌鑄造法、真空壓力浸滲法、原位生成法、無壓浸滲法等等,使增強材料SiC均勻地分布金屬基體中,滿足復合材料結構和強度要求;能使復合材料界面效應、混雜效應或復合效應充分發揮;能夠充分發揮增強材料對基休金屬的增強、增韌效果;設備投資少,工藝簡單易行,可操作性強;便于實現批量或規模生產;能制造出接近**終產品的形狀,尺寸和結構,減少或避免后加工工序。 鋁碳化硅可替代鋁合金、不銹鋼、鈦合金等用于高精度精密結構件中。
2、鋁碳化硅材料成型的關鍵技術:由于金屬所固有的物理和化學特性,其加工性能不如樹脂好,在制造鋁基碳化硅材料中還需解決一些關鍵技術,其中主要表現于:加工溫度高,在高溫下易發生不利的化學反應;增強材料與基體浸潤性差;增強材料在基體中的分布。
(1)、高溫下的不利化學反應問題:在加工過程中,為了確保基體的浸潤性和流動性,需要采用很高的加工溫度(往往接近或高于基體的熔點)。在高溫下,基體與增強材料易發生界面反應,生成有害的反應產物Al4C3,呈脆性,會成為鋁碳化硅材料整體破壞的裂紋源。因此控制復合材料的加工溫度是一項關鍵技術。該問題主要解決方法:①、盡量縮短高溫加工時間,使增強材料與基體界面反應時間降低至比較低程度;②、通過提高工作壓力使增強材料與基體浸潤速度加快;③、采用擴散粘接法可有效地控制溫度并縮短時間。 杭州陶飛侖新材料有限公司可大批量生產高性能的鋁碳化硅復合材料。河南質量鋁碳化硅設備
高體分鋁碳化硅廣泛應用于高鐵的大功率IGBT模塊中。湖北使用鋁碳化硅產業化
(3)、激光加工:目前國內外學者對鋁基復合材料激光加工技術的研究主要集中在打孔、切割、劃線和型腔加工等方面。用自行研制的機械斬光盤調脈沖激光器切割試驗表明,在高峰值能量、短脈沖寬度、高脈沖頻率和適當的平均功率條件下,采用高速多次重復走刀切割工藝,可以得到無裂紋的精細切口。有研究采用氧氣作輔助氣體,用800W的連續波CO2激光在厚度13.5mm的復合材料上加工出了直徑0.72mm的無損傷深孔,深徑比達18.75。有研究提出了基于裂紋加工單元的激光銑削方法,他們采用激光對復合材料進行了基于裂紋加工單元的激光銑削加工,并在零件上加工出了形狀較復雜的型腔。研究結果表明,采用該方法進行激光銑削所需要的功率比通常的方法低。湖北使用鋁碳化硅產業化
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