高导热石墨高硅铝基复合材料及其制备工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103343266A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103343266103343266A(43)申请公布日2013.10.09(21)申请号201310315124.4(22)申请日2013.07.24(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人周聪陈哲王浩伟(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人蒋亮珠(51)Int.Cl.C22C21/00(2006.01)C22C1/10(2006.01)权利要求书1页权利要求书1页说明书3页说明书3页(54)发明名称高导热石墨高硅铝基复合材料及其制备工艺(57)摘要本发明涉及一种高导热石墨高硅铝基复合材料及其制备方法，该复合材料由石墨、硅和铝或铝合金组成，所述的石墨的体积分数为10％～70％，硅的体积分数为5-30％，其余为铝或铝合金。(1)将石墨粉和硅粉混合均匀得到混合粉末；(2)将混合粉末放入热处理炉内进行真空热压烧结形成预制块；(3)将烧结成的预制块放入模具中预热，铝或铝合金在坩埚中加热至熔化；(4)将铝或铝合金熔体浇注到模具内；(5)采用液压机施加轴向压力，迫使铝或铝合金熔体浸渗进入预制块中的孔隙；(6)冷却脱模，取出复合材料。与现有技术相比，本发明所得复合材料具有低密度、低成本、同时兼具低膨胀和高导热特性等特性。CN103343266ACN103426ACN103343266A权利要求书1/1页1.一种高导热石墨高硅铝基复合材料，其特征在于，该复合材料由石墨、硅和铝或铝合金组成，所述的石墨的体积分数为10％～70％，硅的体积分数为5％-30％，其余为铝或铝合金。2.根据权利要求1所述的一种高导热石墨高硅铝基复合材料，其特征在于，所述的铝合金包括ZL101、ZL102或ZL104。3.一种如权利要求1所述的高导热石墨高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将石墨粉和硅粉混合均匀得到混合粉末；(2)将混合粉末放入热处理炉内进行真空热压烧结形成预制块；(3)将烧结成的预制块放入模具中预热，铝或铝合金在坩埚中加热至熔化；(4)将铝或铝合金熔体浇注到模具内；(5)采用液压机施加轴向压力，迫使铝或铝合金熔体浸渗进入预制块中的孔隙；(6)冷却脱模，取出复合材料。4.根据权利要求3所述的高导热石墨高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述硅粉的直径为3～100微米，石墨粉的直径为10～600微米。5.根据权利要求3所述的高导热石墨高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述烧结温度为1000～1200℃，烧结时间为12h。6.根据权利要求3所述的高导热石墨高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述预热温度为400～500℃。7.根据权利要求3所述的高导热石墨高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述轴向压力为50～100MPa。2CN103343266A说明书1/3页高导热石墨高硅铝基复合材料及其制备工艺技术领域[0001]本发明属于复合材料领域，尤其是涉及一种高导热石墨高硅铝基复合材料及其制备工艺。背景技术[0002]高硅铝基复合材料是近年发展起来的一种具有低膨胀的新型铝基复合材料，广泛用于电子封装材料的热管理。欧洲的Osprey金属公司采用喷射沉积和热等静压的方法都制备出了高硅铝基复合材料，但是这些方法对设备要求很高，工艺复杂，成本很高。另外，随着电子器件热功率密度的不断增加，高硅增强铝基复合材料由于热导率不够高，已经不能满足高功率器件的散热要求。中国专利号200410043855.9，记载了一种“一种低膨胀超高硅铝合金及其制备方法”，该技术采用挤压铸造的方法将硅元素外加到铝合金中制成超高硅铝合金，尽管工艺比Osprey的简单，热膨胀系数低，但热导率只有100～110W/(mK)。低的热导率使高硅铝基复合材料在热管理领域的使用受到了极大的限制。如果单纯降低复合材料中硅的含量，尽管热导率略有提高，但会损失低膨胀的特性。如何在保持现有低膨胀特性的基础上同时提高热导率成为高硅铝基复合材料急需解决的问题。发明内容[0003]本发明的目的在于解决现有高硅铝基复合材料热导率不足的问题，以获得综合性能优良满足电子封装材料散热要求的高导热石墨高硅铝基复合材料及其制备工艺。[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高导热石墨高硅铝基复合材料，其特征在于，该复合材料由石墨、硅和铝或铝合金组成，所述的石墨的体积分数为10％～70％，硅的体积分数为5％-30％，其余为铝或铝合金。[0005]所述的铝合金包括ZL101、ZL102或ZL104。[0006]一种高导热石墨高硅铝基复合材