鋁基碳化硅未來可能的應用場景

1.碳纖維增強鋁基復合材料具有高強度和高模量，其密度小于鋁合金，模量卻比鋁合金高2~4倍，因此用復合材料制成的構(gòu)件具有質(zhì)量輕、剛性好、可用最小的壁厚做成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的構(gòu)件，提高設備容量和裝載能力，可用于航天飛機、人造衛(wèi)星、高性能飛機等方面。以飛機質(zhì)量為例，飛機機身質(zhì)量約占起飛質(zhì)量的50%，燃料占25%，只有25%留作負載。如果將輕量且高強度的Cf/Al復合材料用于飛機的制造，只要使其質(zhì)量減少10%，那么有效負載就增加20%。作為最經(jīng)濟高效的飛機結(jié)構(gòu)件減重增效的途徑，Cf/Al復合材料在飛機結(jié)構(gòu)件上的應用正趨擴大。
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用Cf/Al復合材料制成的導航系統(tǒng)和航天天線，可有效地提高其精度；用碳纖維增強鋁基復合材料制成的衛(wèi)星拋物面天線骨架，熱膨脹系數(shù)低、導熱性好，可在較大溫度范圍內(nèi)保持其尺寸穩(wěn)定，使衛(wèi)星拋物面天線的增益效率提高4倍，同時還顯著減輕了結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

隨著研究探索的深入，除了率先在宇航、航空和兵器中得到應用，在民用工業(yè)中的應用也日漸增多，廣泛地應用于飛機構(gòu)件、汽車發(fā)動機零件、滑動部件、計算機集成電路的封裝材料以及電子設備的基板等方面。

近年來，碳纖維增強鋁基復合材料的發(fā)展特別迅速，因為在世界范圍有豐富的鋁資源和高性能碳纖維的出現(xiàn)及碳纖維成本的降低，所以纖維增強鋁基復合材料的制備和加工比其它金屬基復合材料更為經(jīng)濟，易于推廣和應用，受到人們的普遍重視。

Cf/Al復合材料的成本主要來自原材料和制備帶來的成本，在航天飛行器中，所使用的材料每降低一公斤，發(fā)射成本就降低1萬美元。因此，只要進一步地降低其研究費用、提高其價格/性能比，高比強的Cf/Al復合材料將具有非常廣闊的前景。

2．鋁碳化硅AlSiC顆粒增強金屬基復合材料，采用Al合金作基體，按設計要求，以一定形式、比例和分布狀態(tài)，用SiC顆粒作增強體，構(gòu)成有明顯界面的多組相復合材料，兼具單一金屬不具備的綜合優(yōu)越性能。 中文名 鋁碳化硅 外文名 AlSiC 應用領(lǐng)域 航空航天,微波集成電路,功率模塊 Si含量 70wt% SiC體積占比 50%-75% AlSiC研發(fā)較早，理論描述較為完善，有品種率先實現(xiàn)電子封裝材料的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，滿足半導體芯片集成度沿摩爾定律提高導致芯片發(fā)熱量急劇升高、使用壽命下降以及電子封裝的"輕薄微小"的發(fā)展需求。尤其在航空航天、微波集成電路、功率模塊、軍用射頻系統(tǒng)芯片等封裝分析作用極為凸現(xiàn)，成為封裝材料應用開發(fā)的重要趨勢。 封裝金屬基復合材料的增強體有數(shù)種，SiC是其中應用最為廣泛的一種，這是因為它具有優(yōu)良的熱性能，用作顆粒磨料技術(shù)成熟，價格相對較低；另一方面，顆粒增強體材料具有各向同性，最有利于實現(xiàn)凈成形。AlSiC特性主要取決于SiC的體積分數(shù)（含量）及分布和粒度大小，以及Al合金成份。依據(jù)兩相比例或復合材料的熱處理狀態(tài)，可對材料熱物理與力學性能進行設計，從而滿足芯片封裝多方面的性能要求。其中，SiC體積分數(shù)尤為重要，實際應用時，AlSiC與芯片或陶瓷基體直接接觸，要求CTE盡可能匹配，為此SiC體積百分數(shù)vol通常為50%-75%。 此外，AlSiC可將多種電子封裝材料并存集成，用作封裝整體化，發(fā)展其他功能及用途。研制成功將高性能、散熱快的Cu基封裝材料塊（Cu-金剛石、Cu-石墨、Cu-BeO等）嵌入SiC預制件中，通過金屬Al熔滲制作并存集成的封裝基片。在AlSiC并存集成過程中，可在最需要的部位設置這些昂貴的快速散熱材料，降低成本，擴大生產(chǎn)規(guī)模，嵌有快速散熱材料的AlSiC倒裝片系統(tǒng)正在接受測試和評估。

  另外，還可并存集成48號合金、Kovar和不銹鋼等材料，此類材料或插件、引線、密封環(huán)、基片等，在熔滲之前插入SiC預成型件內(nèi)，在AlSiC復合成形過程中，經(jīng)濟地完成并存集成，方便光電器件封裝的激光連接。 采用噴射沉積技術(shù)，制備了內(nèi)部組織均勻、性能優(yōu)良、Si含量高達70wt%（重量百分率）的高硅鋁合金SiAl封裝材料，高硅鋁合金的CTE與Si、GaAs相匹配，也可用于射頻、微波電路的封裝及航空航天電子系統(tǒng)中，發(fā)展為一種輕質(zhì)金屬封裝材料。 鋁碳化硅（AlSiC）金屬基熱管理復合材料，是電子元器件專用封裝材料，主要是指將鋁與高體積分數(shù)的碳化硅復合成為低密度、高導熱率和低膨脹系數(shù)的封裝 材料，以解決電子電路的熱失效問題。
  AlSiC材料的應用 大功率率IGBT 散熱基板；LED封裝照明；航空航天；微電子；殼體封裝；新能源汽車、民用飛機、高鐵等領(lǐng)域