Вплив параметрів іскроплазмового спікання на мікроструктуру та фізичні властивості сплавів Al–50% (мас.) Si

Анотація

Газорозпилені порошки сплавів Al–Si було використано для отримання методом іскроплазмового спікання (ІПС) сплаву Al–50% (мас.) Si, який використовують в електроніці. Проаналізовано мікроструктуру сплаву, фазовий склад, механічні властивості, коефіцієнт теплового розширення (КТР) та теплопровідність (ТП). За результатами експериментів встановлено, що однорідний сплав Al–50% (мас.) з домішками частинок кремнію Si розміром менше 10 мкм можна отримати методами газового розпилення та іскро-плазмового спікання. У порівнянні з порошком, дифракційні піки α-Al та β-Si на рентгенограмах сплаву після ІПС залишаються незмінними. Також не виявлено утворення інших фаз. Зміна температури та часу ІПС може призвести до накопичення первинного кремнію в сплаві і, отже,вплинути на механічні та термічні властивості сплаву. Міцність сплаву на розтяг поступово збільшувалася до 220 МПа (550 °С, 15 хв) із підвищенням температури ІПС. Проте значення КТР та ТП сплаву зменшувалися при подальшому підвищенні температури. Оптимальні значення КТР (10,6×10^–6 К^–1), ТП (128 Вт·м^–1· К^–1) та міцності на розтяг (210 МПа) отримано при температурі спікання 500 °C протягом 15 хв. Встановлено зв’язок між первинною морфологією структури кремнію та властивостями матеріалу, щоб краще дослідити зміни у термічній поведінці сплаву. Такі зміни здебільшого відбуваються через різницю значень КТР і ТП між Al-матрицею та Si-фазою. Окрім того, кремній із початковим рівномірним розподілом здатен накопичуватися та змінювати властивості сплаву. Зміни коефіцієнта теплового розширення та теплопровідності досліджено у зв’язку зі зміною морфології частинок. Проаналізовано теоретичні моделі КТР.