[发明专利]一种新型复合材料Al-Y2W3O12及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于负热膨胀复合材料技术领域，具体涉及一种新型复合材料Al-Y₂W₃O₁₂及其制备方法。

背景技术

在工程技术领域，不同材料热膨胀系数的差异，甚至同一材料由表面到内部的不同深度因存在热梯度导致的热膨胀区别，往往导致热应力。热应力常导致零部件尺寸的变化、器件疲劳、断裂等不同程度的损伤一直是航天航空、精密测量、光电子、IT等应用领域中亟待解决的一个难题。负热膨胀材料的发现为解决此问题提供了契机。

近年来，采用负热膨胀材料与常用材料复合制备近零膨胀或可控膨胀材料已经成为材料制备中的热点之一。负热膨胀材料与常用材料的复合研究有：负热膨胀材料与金属复合、负热膨胀材料与陶瓷复合、负热膨胀材料与高分子材料复合等。针对负热膨胀材料与金属复合制备的可控膨胀材料目前研究成果较为突出，尤其是可望在集成电路和芯片封装技术方面取得突破性进展，从而实现同时满足对封装材料散热、导电、低膨胀及与硅基热匹配的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型金属-负膨胀材料复合材料Al-Y₂W₃O₁₂及其合成法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种新型复合材料Al-Y₂W₃O₁₂，由铝与Y₂W₃O₁₂固相烧结制成。

所述新型复合材料Al-Y₂W₃O₁₂，以质量百分比计，铝占总质量的20%~80%，优选铝占总质量的75%。

新型复合材料Al-Y₂W₃O₁₂的制备方法包括以下步骤：

（1）将铝粉与Y₂W₃O₁₂研磨混合均匀；

（2）将步骤（1）所得混合均匀物料进行压片；

（3）将步骤（2）所制备的压片进行烧结，自然降温得到新型复合材料。

步骤（1）中铝粉占铝粉与Y₂W₃O₁₂质量之和的20%~80%。

步骤（1）中为使铝粉与Y₂W₃O₁₂混合均匀，优选加入无水乙醇。

步骤（2）中所述压片为压片机在10 ~12MPa压力下压制5 min所制备的素胚体。

步骤（3）中所述烧结为600℃~650℃保温4 h。

本发明所提供的金属-负膨胀材料复合材料，同时具有金属Al优良的导电性能和膨胀系数较小的优点，因而用途较为广泛。本发明的有益效果具体体现在：本发明所提供的Al-Y₂W₃O₁₂复合材料采用固相合成法在空气氛围下制备，制备过程简单、成本较低、适合工业化生产；复合材料Al-Y₂W₃O₁₂呈现特殊的嵌入式复合结构，当Al与Y₂W₃O₁₂的质量比取值为7:3时，在RT—600℃范围内，利用RST5000型电化学工作站测得该种复合材料电导率18.2 S/m，可达Al的电导率（35.71S/m）的1/2；利用LINSEIS DIL L76热膨胀仪测试样品的膨胀系数是14.76×10^-6/K，也约为金属Al膨胀系数（27.52×10^-6/K）的1/2，能够较好的满足于集成电路和芯片封装技术方面对硅基材料热匹配的要求，可供电子领域广泛应用，因而具有较为广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例1、2、3、4、5、6、7所制备Al-Y₂W₃O₁₂复合材料的XRD图谱；

图2为实施例3所制备复合样品的SEM图片；

图3为实施例3所制备复合样品的EDS能谱；

图4为实施例3所制备复合样品的EDS的元素面扫描图像，其中(a)为Al，(b)为O，(c)为Y，(d)为W；

图5为实施例2、3、4、5、6、7所制备复合样品的伏安特性曲线；