[发明专利]一种金属-负热膨胀材料复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于负热膨胀材料技术领域，具体涉及一种新型金属-负热膨胀材料复合材料Al-ZrMgMo₃O₁₂及其制备方法。 

背景技术

在温度剧烈变化或者变化较大的环境下，由于不同材料热膨胀系数存在不同，甚至同一材料由表面到内部的不同深度，因为热梯度也会导致出现热膨胀区别，从而导致热应力。热应力会导致零部件尺寸的变化、器件疲劳、断裂等不同程度损伤。为了减少不同材料之间的热应力，必须探索热膨胀系数为零或接近零、或能够匹配的材料，负热膨胀材料的发现为解决此问题提供了契机。

近年来，通过负热膨胀材料与常用材料进行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：负热膨胀材料与陶瓷复合、负热膨胀材料与金属复合、负热膨胀材料与高分子材料复合等。目前针对负热膨胀材料与金属复合制备的可控膨胀材料研究成果较为突出，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-负热膨胀材料复合材料Al-ZrMgMo₃O₁₂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下。

一种金属-负热膨胀材料复合材料Al-ZrMgMo₃O₁₂，由铝与ZrMgMo₃O₁₂固相烧结制成，以质量百分比计，铝占总质量即铝粉与ZrMgMo₃O₁₂质量之和的20%~80%，优选60%。

所述金属-负热膨胀材料复合材料Al-ZrMgMo₃O₁₂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将铝粉与ZrMgMo₃O₁₂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，自然降温得到新型负热膨胀材料复合材料Al-ZrMgMo₃O₁₂。

步骤（1）中为使铝粉与ZrMgMo₃O₁₂混合均匀，优选加入无水乙醇。

步骤（1）中所述铝粉占铝粉与ZrMgMo₃O₁₂质量之和的20%~80%。

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650℃~700℃保温4 h。

本发明所提供的金属-负热膨胀材料复合材料，兼具良好导电性和低膨胀系数性能，具有广阔的应用潜力。本发明的有益效果具体体现在：本发明所提供的复合材料Al-ZrMgMo₃O₁₂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；适于工业化生产。当Al与ZrMgMo₃O₁₂的质量比取值为6︰4时，复合材料Al-ZrMgMo₃O₁₂在RT~600℃范围内，利用RST5000型电化学工作站测得该种复合材料阻抗为7.68Ω；利用LINSEIS DIL L76热膨胀仪测试样品的膨胀系数8.72×10^-6/K，约为Al膨胀系数（23.79×10^-6/K）的1/3。从上述数据可以看出，本发明所提供的金属-负热膨胀材料复合材料Al-ZrMgMo₃O₁₂具有可变的容抗阻抗和热膨胀系数，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1-5所制备的金属-负热膨胀材料复合材料Al-ZrMgMo₃O₁₂的XRD图谱；以Al︰ZrMgMo₃O₁₂的质量比计，实施例1为2︰8，实施例2为4︰6，实施例3为5︰5，实施例4为6︰4，实施例5为8︰2；