[發明專利]一種新型復合材料Al-Y2W3O12及其制備方法

有效

• 申請號: 201310502175.8
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103540806A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 晁明舉;陳賀;付林杰;劉獻省;周文進;劉亞明;張牛
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C29/12;C22C32/00;C22C1/10;C22C1/05
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 田小伍

技術領域

本發明屬于負熱膨脹復合材料技術領域，具體涉及一種新型復合材料Al-Y₂W₃O₁₂及其制備方法。

背景技術

在工程技術領域，不同材料熱膨脹系數的差異，甚至同一材料由表面到內部的不同深度因存在熱梯度導致的熱膨脹區別，往往導致熱應力。熱應力常導致零部件尺寸的變化、器件疲勞、斷裂等不同程度的損傷一直是航天航空、精密測量、光電子、IT等應用領域中亟待解決的一個難題。負熱膨脹材料的發現為解決此問題提供了契機。

近年來，采用負熱膨脹材料與常用材料復合制備近零膨脹或可控膨脹材料已經成為材料制備中的熱點之一。負熱膨脹材料與常用材料的復合研究有：負熱膨脹材料與金屬復合、負熱膨脹材料與陶瓷復合、負熱膨脹材料與高分子材料復合等。針對負熱膨脹材料與金屬復合制備的可控膨脹材料目前研究成果較為突出，尤其是可望在集成電路和芯片封裝技術方面取得突破性進展，從而實現同時滿足對封裝材料散熱、導電、低膨脹及與硅基熱匹配的目標。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型金屬-負膨脹材料復合材料Al-Y₂W₃O₁₂及其合成法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種新型復合材料Al-Y₂W₃O₁₂，由鋁與Y₂W₃O₁₂固相燒結制成。

所述新型復合材料Al-Y₂W₃O₁₂，以質量百分比計，鋁占總質量的20%~80%，優選鋁占總質量的75%。

新型復合材料Al-Y₂W₃O₁₂的制備方法包括以下步驟：

（1）將鋁粉與Y₂W₃O₁₂研磨混合均勻；

（2）將步驟（1）所得混合均勻物料進行壓片；

（3）將步驟（2）所制備的壓片進行燒結，自然降溫得到新型復合材料。

步驟（1）中鋁粉占鋁粉與Y₂W₃O₁₂質量之和的20%~80%。

步驟（1）中為使鋁粉與Y₂W₃O₁₂混合均勻，優選加入無水乙醇。

步驟（2）中所述壓片為壓片機在10?~12MPa壓力下壓制5?min所制備的素胚體。

步驟（3）中所述燒結為600℃~650℃保溫4?h。

本發明所提供的金屬-負膨脹材料復合材料，同時具有金屬Al優良的導電性能和膨脹系數較小的優點，因而用途較為廣泛。本發明的有益效果具體體現在：本發明所提供的Al-Y₂W₃O₁₂復合材料采用固相合成法在空氣氛圍下制備，制備過程簡單、成本較低、適合工業化生產；復合材料Al-Y₂W₃O₁₂呈現特殊的嵌入式復合結構，當Al與Y₂W₃O₁₂的質量比取值為7:3時，在RT—600℃范圍內，利用RST5000型電化學工作站測得該種復合材料電導率18.2?S/m，可達Al的電導率（35.71S/m）的1/2；利用LINSEIS?DIL?L76熱膨脹儀測試樣品的膨脹系數是14.76×10^-6/K，也約為金屬Al膨脹系數（27.52×10^-6/K）的1/2，能夠較好的滿足于集成電路和芯片封裝技術方面對硅基材料熱匹配的要求，可供電子領域廣泛應用，因而具有較為廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為實施例1、2、3、4、5、6、7所制備Al-Y₂W₃O₁₂復合材料的XRD圖譜；

圖2為實施例3所制備復合樣品的SEM圖片；

圖3為實施例3所制備復合樣品的EDS能譜；

圖4為實施例3所制備復合樣品的EDS的元素面掃描圖像，其中(a)為Al，(b)為O，(c)為Y，(d)為W；

圖5為實施例2、3、4、5、6、7所制備復合樣品的伏安特性曲線；