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高体积分数SiCp/Al复合材料具有强度高、硬度高、热膨胀系数小、导热性能好等优点,被广泛应用于电子封装行业。传统成形方法制备的SiCp/Al复合材料存在颗粒与基体润湿性差,颗粒在基体中分布不均匀且易发生界面反应等缺陷,对复合材料性能产生不利影响,难以进行工业化批量生产。本文采用直热法粉末触变成形工艺制备体积分数60%的SiC颗粒增强6061铝基(SiCp/6061Al)复合材料。主要研究内容有:通过扫描电镜和XRD等检测手段,观察复合材料界面结合状态,分析有无界面反应的发生;对SiC颗粒进行预处理,包括盐酸浸泡、高温氧化、酸洗球磨,研究SiC表面改性对颗粒形貌及表面性质的影响;将表面改性后的SiC颗制成SiCp/Al复合材料,对其微观组织、力学性能和热物理性能进行检测,确定最佳的预处理工艺;制备的原始态SiCp/6061Al复合材料进行固溶+时效热处理,考察时效时间对基体材料析出相的影响,并通过其性能检测,确定最佳热处理工艺。研究发现:(1)直热法粉末触变成形SiCp/6061Al复合材料,选择成形温度610℃,增强相颗粒在基体中分布较为均匀,SiC颗粒与铝基界面结合良好,复合材料中未检测出杂质相和新相,表明在成形过程中没有界面反应的发生,复合材料抗折强度达到187.45 MPa,布氏硬度130 HBW(2.5/187.5),热膨胀系数6.023′10-6K-1,热导率123 W/(m·K),综合性能优良。(2)SiC颗粒1100℃高温氧化6 h,在颗粒表面生成一层厚度约为1.1 um的Si O2薄膜,能有效改善颗粒表面形貌和化学性质,提高界面结合强度,制备出的SiCp/6061Al复合材料组织结构致密,其抗折强度195 MPa,布氏硬度139HB,密度2.76 g/cm3,热膨胀系数6.889×10-66 K-1,这些性能较原始态均有所提高,但热导率有所降低,约为116.96 W/(m·K)。(3)用10%HF溶液对SiC颗粒进行酸洗球磨处理,颗粒表面实现洁净、粗化,且随着球磨时间的延续,粒径减小,尖角钝化明显,颗粒变得圆润。经酸洗球磨10 h,制备的SiCp/6061Al复合材料,其力学性能较原始态和氧化态SiCp/6061Al复合材料均得到不同程度的提高。实验所得复合材料热膨胀系数实测值(7.938×10-66 K-1)与Turner(7.3×10-66 K-1)模型预测值接近;且热导率实验结果169.42 W/(m·K)与H·J模型预测值181.41 W/(m·K)较为接近,表明借助等价有效热导率,可通过H·J模型精准预测多相或多粒径颗粒增强铝基复合材料的导热性能。(4)SiCp/6061Al复合材料在570℃固溶1 h后经175℃保温15 h,从铝基体中析出大量的第二相,呈弥散分布,使复合材料力学性能显著提高。热处理对复合材料热膨胀性能影响较弱,变化趋势不明显;其热导率在时效10 h时达到最大值,为156 W/m·K,较未处理态提高了约26.8%。