2、鋁碳化硅材料成型的關(guān)鍵技術(shù):由于金屬所固有的物理和化學(xué)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(guān)鍵技術(shù),其中主要表現(xiàn)于:加工溫度高,在高溫下易發(fā)生不利的化學(xué)反應(yīng);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(xué)反應(yīng)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(fā)生界面反應(yīng),生成有害的反應(yīng)產(chǎn)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(fù)合材料的加工溫度是一項關(guān)鍵技術(shù)。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(yīng)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。 杭州陶飛侖致力于新型特種陶瓷、金屬陶瓷復(fù)合材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)為一體的高科技企業(yè)。上海大規(guī)模鋁碳化硅方法
(2)、銑磨加工技術(shù):
目前,切削加工是AlSiC復(fù)合材料的主要加工方法,但在切削加工中存在刀具磨損嚴(yán)重和難以獲得良好加工表面質(zhì)量的問題。有研究提出了顆粒增強AlSiC復(fù)合材料的銑磨加工方法。這種加工方法使用金剛石砂輪(電鍍或燒結(jié))在數(shù)控銑床上對工件進行切削加工,具有磨削加工中多刃切削的特點,又同時具有和銑加工相似的加工路線,可以用于曲面、孔、槽的加工,在獲得較高加工效率的同時,又能保證加工表面質(zhì)量。目前此種加工方法已經(jīng)在鋁碳化硅材料成型過程中廣泛應(yīng)用。 上海大規(guī)模鋁碳化硅方法鋁碳化硅已經(jīng)應(yīng)用于玉兔號行走裝置。
鋁基碳化硅(AlSiC)顆粒增強復(fù)合材料,因其具有高比強度和比剛度、低熱膨脹系數(shù)、低密度、高微屈服強度、良好的尺寸穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性以及耐磨、耐疲勞等優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能,被用于電子封裝構(gòu)件材料,在大功率率IGBT 散熱基板、LED封裝照明、航空航天等**領(lǐng)域以及民用信息相控陣天線T/R模塊、大功率微波產(chǎn)品以及宇航電源熱沉載體、殼體中被廣泛應(yīng)用。高體分SiCp/Al復(fù)合材料中主要采用焊接的方式與器件連接,基體材料由于碳化硅顆粒的存在,導(dǎo)致其表面潤濕性能較差,無法滿足焊接功能要求,因此必須在材料表面制備可焊金屬鍍覆層。
a、T/R模塊封裝:機載雷達天線安裝在飛機萬向支架上,采用機電方式掃描,其發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點是從美國F-22開始應(yīng)用有源電子掃描相控陣天線AESA體制,其探測距離下表所示:圖三機載雷達探測距離
APG-80捷變波束雷達、多功能機頭相控陣一體化航電系統(tǒng)、多功能綜合射頻系統(tǒng)、綜合式射頻傳感器系統(tǒng)、JSF傳感器系統(tǒng)等,所用T/R (發(fā)/收)模塊封裝技術(shù)日趨成熟,每個T/R模塊成本由研發(fā)初期的10萬美元降至600-800美元,數(shù)年內(nèi)可降至約200美元,成為機載雷達的**部分。幾乎所有的美國參戰(zhàn)飛機都有安裝新的或更新AESA計劃,使其作戰(zhàn)效能進一步發(fā)揮,在多目標(biāo)威脅環(huán)境中先敵發(fā)現(xiàn)、發(fā)射、殺傷,F(xiàn)-22機載AESA雷達可同時探測**目標(biāo)數(shù)分別為空中30 個、地面16個、探測范圍為360°全周向。 鋁碳化硅已經(jīng)應(yīng)用于跑車及飛機、高鐵發(fā)動機剎車盤。
鋁碳化硅研發(fā)較早,理論描述較為完善,其主要分類一般按照碳化硅體積含量可分為高體分鋁碳化硅(SiC體積比55%-75%)、中體分鋁碳化硅(SiC體積比35%-55%)、低體分鋁碳化硅(SiC體積比5%-35%)。從產(chǎn)業(yè)化趨勢看,AlSiC可實現(xiàn)低成本的、無需進一步加工的凈成形(net-shape )或需少量加工的近凈成形制造,還能與高散熱材料(金剛石、高熱傳導(dǎo)石墨等)的經(jīng)濟性并存集成,滿足:大批量倒裝芯片封裝微波電路模塊光電封裝所需材料的熱穩(wěn)定性及散溫度均勻性要求,同時也是大功率晶體管絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等器件的推薦封裝材料,提供良好的熱循環(huán)及可靠性。杭州陶飛侖經(jīng)過不斷研究,創(chuàng)新性的開發(fā)出高效率、低成本的高體分大尺寸鋁碳化硅結(jié)構(gòu)件制備工藝。湖北使用鋁碳化硅發(fā)展現(xiàn)狀
鋁碳化硅可有效防止大功率元器件熱失效問題。上海大規(guī)模鋁碳化硅方法
低體分鋁碳化硅的**應(yīng)用領(lǐng)域——輕量化結(jié)構(gòu)件方向、耐磨方向:
早在20世紀(jì)80年代,低體分鋁碳化硅就作為非主承載結(jié)構(gòu)件成功地應(yīng)用于飛機上,典型案例為洛克希德馬丁公司生產(chǎn)的電子設(shè)備支架。本世紀(jì)開始,該材料作為主承載結(jié)構(gòu)件在飛機上正式應(yīng)用。F-18“大黃蜂”戰(zhàn)斗機上采用鋁碳化硅作為液壓制動器缸體,與替代材料鋁青銅相比,不僅重量減輕、膨脹系數(shù)降低,而且疲勞極限還提高一倍以上。在直升機上的應(yīng)用方面,歐盟也取得了突破性進展。 上海大規(guī)模鋁碳化硅方法
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