)渗透金属采用Al-7wt%Si的Al-Si铝合金。将A413铝合金置于坩祸内，以每分钟10°(3升温至700°(3持温10分钟，加入67.4 wt%纯铝，搅拌5分钟后浇铸，制得Al_7wt%Si招合金。
[0024]3)先在石墨模具上喷涂脱模剂，置于150°C之烘箱12小时。将Al-Si铝合金置于石墨模具内，放入竹炭碳化娃颗粒于金属块材上方。将其在氩气下，以10°C/min加温至700°C，再以2MPa/min加压力至50 MPa，并持温5分钟。试片竹炭碳化硅颗粒与铝合金体积比为50vol%:50vol%。最后在保持压力下炉冷至室温形成SiC-(Al-Si)合金复合材料。
[0025]所形成SiC-(Al-Si)合金复合材料相对密度为91.2%，硬度为91.1HRB15T，磨耗量为1.4mg，双轴弯曲强度为423MPa。
[0026]实施例3
I)将市售竹炭以超音波清洗12分钟，再以78°C干燥26小时，其竹炭与纯度98%的硅粉以1:3摩尔比进行反应。先将坩祸内部铺上氧化铝粉，再放入硅粉，最后置入竹炭块材。于氩气氛下，以5°C/min升温至1500°C持温8小时以上，再以5°C/min冷却到室温，形成竹炭碳化娃块材。将其研磨过筛得小于325 mesh竹炭碳化娃颗粒。
[0027]2)渗透金属采用Al_11.5wt%Si的Al-Si铝合金。将A413铝合金置于坩祸内，以每分钟10°(3升温至700°(3持温10分钟，加入3.4 wt%纯铝，搅拌5分钟后浇铸，制得Al_10wt%Si铝合金。
[0028]3)先在石墨模具上喷涂脱模剂，置于150°C之烘箱12小时。将Al-Si铝合金置于石墨模具内，放入竹炭碳化娃颗粒于金属块材上方。将其在氩气下，以20°C/min加温至700°C，再以5MPa/min加压力至50 MPa，并持温5分钟。试片竹炭碳化硅颗粒与铝合金体积比为50vol%:50vol%。最后在保持压力下炉冷至室温形成SiC-(Al-Si)合金复合材料。
[0029]所形成SiC-(Al-Si)合金复合材料相对密度为90.2%，硬度为88.9HRB15T，磨耗量为2.3mg，双轴弯曲强度为212MPa。[°03°]所制备竹炭碳化娃块材的形貌图、-325 mesh竹炭碳化娃颗粒与Al-Si合金制备的SiC-(Al-Si)合金复合材料的物相、其形貌、其敲击破坏后断面显微形貌、其Ring-on-Ring弯曲强度后断面显微形貌分别如图2、图3、图4、图5、图6所示。
[0031]图2说明所制备竹炭碳化硅块材保持了生物材料(竹)多孔的特性，图2中可发现竹子结构包含了三个主要结构，图中标示A部分为上下连贯的导管，它是由竹子本身输送水份及养分的木质部分所构成，其直径约为80?ΙΟΟμπι，图中标不B部分为布满竹子内部，一格一格并以细胞壁作隔离的薄璧细胞，其内径约为10?20μπι，图中标示C部分为主要支撑维管束并环绕在维管束旁较致密的纤维冠。
[0032]图3说明所制备的SiC-(Al-Si)合金复合材料只有Al、S1、SiC相，并没有其它相产生；图4说明其比较致密；图6说明敲击试验后，大部分为穿晶破裂，标示地区为SiC颗粒劈裂形态，与慢速破断形态几乎一样，说明强度高。
[0033]本发明以植物作为起始材料，这是由于植物本身经过长时间演化，有自我调节物理与力学之功能，以适应环境；因此利用植物或仿生概念所制备之材料，应可成为一种拥有独特性能的新颖材料。然而植物结构通常沿着生长方向具有强烈的方向性，直接使用会使成品具有方向性，造成所生产的产品存在问题。因此，本发明在步骤一中将植物先处理成粉末状，再以颗粒粉末为起始材料，以避免产品方向性。许多植物加工时产生的锯肩，本发明未能逐一研究，但锯肩碳化后即成为颗粒状，若能够加以利用，将可废物再利用。而在步骤二中，本申请采用成熟的商用A413铝合金为原料制备组分为Al-7wt%Si?Al_12wt%Si的Al-Si铝合金，能大大的降低成本。步骤三所提供的参数环境更有利于增强相与基体之间的润湿，使得所形成SiC-(Al-Si)合金复合材料，完全满足电子封装热沉材料的使用要求。
[0034]本发明所公开的实施例只是对本发明的技术方案的解释，不能作为对本
【发明内容】
的限制，本领域技术人员在本发明基础上的简单变更，依然在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种SiC-(Al-Si)合金复合材料的制备方法，步骤如下: 一、将原料竹炭以超音波清洗8?12min，再以78?83°C干燥22?26h;在反应容器内表面铺上氧化铝粉，再放入硅粉，最后放入干燥后的原料竹炭，于保护气气氛下，以5°C/min升温至1500°C，保温8小时以上，再以5°C/min冷却到室温，形成竹炭碳化硅块材，而后研磨过筛得竹炭碳化硅颗粒； 二、将铝合金置于反应容器内，以每分钟10°C升温至700°C持温10分钟，加入纯铝，搅拌5分钟后浇铸，制得Al-7wt%Si?Al-12wt%Si的Al-Si铝合金作为渗透金属； 三、在模具上喷涂脱模剂，将模具置于温控装置中设定温度145?155°C之间，放置11?13 h，将步骤二制备的渗透金属置于模具内，再将步骤一制备的竹炭碳化硅颗粒置于渗透金属块材上，在保护气下，以5?20°C/min加温至695?710°C，再以I?5MPa/min加压力至50 MPa，保持温度5 min，而后在保持压力下冷却至室温，形成SiC-(Al-Si)合金复合材料。2.根据权利要求1所述的SiC-(Al-Si)合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤一中，所采用的硅粉纯度2 98%。3.根据权利要求2所述的SiC-Ul-Si)合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述原料竹炭与硅粉的摩尔比为1:3。4.根据权利要求3所述的SiC-(Al-Si )合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤一中的反应容器为坩祸，保护气为氩气。5.根据权利要求1所述的SiC- (Al -S i )合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤一研磨过筛得竹炭碳化硅颗粒小于60目。6.根据权利要求1所述的SiC- (Al -S i )合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤二中铝合金采用A413，反应容器为坩祸。7.根据权利要求1所述的SiC- (Al -S i )合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤三中的模具为石墨模具。8.根据权利要求1所述的SiC- (Al -S i )合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤三中竹炭碳化硅颗粒与铝合金体积比为50vol%:50vol%。9.根据权利要求1所述的SiC- (Al -S i )合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤二中加入纯铝的比例在O?67.4 wt%之间。
【专利摘要】本发明公开了一种SiC-（Al-Si）合金复合材料的制备方法，步骤如下：将原料竹炭超音波清洗，干燥；反应容器内表面铺上氧化铝粉，放入硅粉，最后放入干燥后的原料竹炭，于保护气气氛下升温保温，再冷却到室温，而后研磨过筛得竹炭碳化硅颗粒；制得Al-7wt%Si～Al-12wt%Si的铝合金作为渗透金属；将渗透金属置于模具内，竹炭碳化硅颗粒置于渗透金属块材上，在保护气下加温，再加压力，而后在保持压力下冷却至室温，形成合金复合材料。本发明制备的多孔性竹炭碳化硅颗粒纯度极高，生产成本低廉；渗透金属在高温、氩气及压力下使熔融合金熔汤渗透入多孔碳化硅胚体中，形成SiC-（Al-Si）合金复合材料，完全满足电子封装热沉材料的使用要求。
【IPC分类】C22C1/02, C22C1/10, C22C32/00
【公开号】CN105543519
【申请号】CN201511007237
【发明人】李明, 刘树龙
【申请人】淮北师范大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月30日