Ba 0.8 Sr 0.2 TiO 3 陶瓷增强铝基复合材料的热膨胀性能

发布时间：2025-07-09 03:38

　　低膨胀材料广泛应用于电子封装、热沉材料和精密结构件等领域。传统材料由于价键结构的原因往往难以满足低膨胀的特性。本文设计和制备了钛酸锶钡(BST)铁电陶瓷增强铝基复合材料,研究了复合材料微观组织结构与热物理性能,获得了具有轻质、高强、低膨胀的BST陶瓷增强铝基复合材料。采用钛酸锶钡(BST)铁电陶瓷作为增强体,纯铝和6061铝合金作为基体,通过放电等离子体烧结(SPS)和热压烧结(HP)的方法制备了 BST/Al铝基复合材料。探索并优化了不同烧结方法的制备工艺,研究了增强相体积分数、基体粒径、基体合金化对BST/Al铝基复合材料组织、结构和性能的影响规律,通过退火、热循环等热处理工艺调控复合材料近界面区结合与应力状态,进而改善了复合材料力学、电学、热物理性能,探讨了退火、热循环工艺对复合材料热错配应力的影响机制。研究表明,放电等离子体烧结制备BST/Al复合材料的最佳制备工艺为烧结温度610℃、保温时长5min和烧结压力40MPa。烧结态复合材料中界面平滑,没有孔洞、裂纹等缺陷,获得了致密的复合材料样品。增强相BST和基体Al粒径尺寸越接近,越有利于增强相的均匀分布。BST/Al复合材料随...

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内研究现状及分析
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 国内外文献综述的简析
    1.4 热膨胀的物理本质
        1.4.1 热膨胀系数定义
        1.4.2 由势能函数讨论热膨胀
        1.4.3 由状态方程讨论热膨胀
    1.5 负膨胀现象机理及铁电相变负膨胀
        1.5.1 负膨胀现象与机理
        1.5.2 ABO₃钙钛矿结构铁电陶瓷相变与负膨胀
    1.6 金属基复合材料
        1.6.1 金属基复合材料的制备
        1.6.2 金属基复合材料热膨胀系数的理论模型
    1.7 主要研究内容及研究方案
        1.7.1 主要研究内容
        1.7.2 研究方案
第2章 试验材料与试验方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 基体
        2.1.2 陶瓷增强体
    2.2 复合材料设计
    2.3 复合材料制备工艺
        2.3.1 BST/Al复合材料
        2.3.2 烧结后坯料线切割设计图
    2.4 复合材料微观组织结构分析
        2.4.1 复合材料扫描电子显微镜观察
        2.4.2 复合材料透射电子显微镜观察
    2.5 复合材料相结构及相变行为分析
        2.5.1 复合材料物相分析
        2.5.2 复合材料陶瓷物相及相变行为的XRD分析
    2.6 复合材料的热物理性能及电导率和压缩性能的表征
        2.6.1 复合材料热膨胀性能测试
        2.6.2 复合材料电导率性能测试
        2.6.3 复合材料室温压缩性能测试
第3章 BST/Al复合材料制备工艺和组织结构
    3.1 引言
    3.2 BST陶瓷粉体的表征
        3.2.1 BST陶瓷粉体的物相分析
        3.2.2 BST陶瓷粉体的居里温度
        3.2.3 BST陶瓷热膨胀性能
        3.2.4 BST热分析
    3.3 SPS烧结温度探索
        3.3.1 40BST/Al显微组织结构
        3.3.2 40BST/Al物相分析
        3.3.3 40BST/Al热膨胀性能分析
    3.4 其他制备工艺探索总结
        3.4.1 BST/Al显微组织结构
        3.4.2 BST/Al物相分析
        3.4.3 BST/Al热膨胀性能分析
    3.5 增强相体积分数对 BST/Al 组织结构的影响(基体粉末为28³2μm Al)
        3.5.1 BST/Al显微组织结构
        3.5.2 BST/Al物相分析
    3.6 铝粉颗粒细化对BST/Al组织结构的影响(基体粉末为1³μm Al)
        3.6.1 BST/Al显微组织结构
        3.6.2 BST/Al物相分析
    3.7 基体合金化对BST/Al组织结构的影响(基体粉末为1³μm6061 Al)
        3.7.1 BST/Al显微组织结构
        3.7.2 BST/Al物相分析
    3.8 本章小结
第4章 BST/Al复合材料热膨胀、压缩、电导性能
    4.1 引言
    4.2 增强相体积分数对BST/Al性能影响(基体粉末为 28³2μm Al)
        4.2.1 BST/Al热膨胀性能分析
        4.2.2 BST/Al常温压缩性能分析
        4.2.3 BST/Al常温电导率性能分析
    4.3 铝粉颗粒细化对BST/Al性能的影响(基体粉末为 1³μm Al)
        4.3.1 BST/Al热膨胀性能分析
        4.3.2 BST/Al常温压缩性能分析
        4.3.3 BST/Al常温电导率性能分析
    4.4 基体合金化对BST/Al性能的影响(基体粉末为 1³μm6061 Al)
        4.4.1 BST/Al热膨胀性能分析
        4.4.2 BST/Al常温压缩性能分析
        4.4.3 BST/Al常温电导率性能分析
    4.5 不同基体BST/Al复合材料热膨胀性能对比
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：4057090