韩媛媛
,
郭宏
,
尹法章
,
张习敏
,
褚克
,
范叶明
,
陈超
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.z1.009
解决大功率发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的散热问题是提高LED封装可靠性的重要环节,其突破点就是对芯片热沉和基架材料及封装结构的设计.本文采用有限元方法研究了热沉材料及散热结构对大功率LED散热性能的影响.结果表明,当大功率LED具有相同的水冷散热结构、不同的热沉材料时,其温度场分布的趋势一致,都是芯片处的温度处于最高,随着与芯片距离的增加温度逐渐降低,水冷部分处于最低.与采用铜热沉的大功率LED相比,采用金刚石/铜复合材料热沉的大功率LED的芯片结温更低,芯片功率为5W和20W时芯片结温的降低率分别为9％和120,因此,金刚石/铜复合材料对降低大功率LED芯片结温的效果比较明显,且LED的芯片输入功率越大,金刚石/铜复合材料热沉对LED散热起到的作用越大.当大功率LED具有相同的金刚石/铜复合材料热沉、不同的散热结构时,水冷散热结构的散热效果要远远高于鳍片散热结构.
关键词:
金刚石/铜复合材料
,
大功率LED
,
有限元方法
,
芯片结温
姚旺
,
张宇民
,
韩杰才
,
查炎峰
,
周玉锋
,
韩媛媛
,
曲伟
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00301
借助X射线衍射方法测量了反应烧结碳化硅(RBSiC)材料的磨削表面的残余应力状态，并根据断裂力学评价了磨削引入的裂纹尺寸，分析了RBSiC的弯曲强度受磨削引入裂纹和残余应力的影响.研究表明，由于磨削过程中与磨削方向有关的机械载荷占主导作用，使磨削后的表面残余应力具有方向依赖性.砂轮轴向进给从0.90μm/s增加到1.35μm/s，磨削表面的残余压应力数值降低，计算得到的磨削引入的裂纹尺寸增大，导致强度下降.
关键词:
碳化硅
,
grinding
,
residual stress
,
crack
,
strength
范叶明
,
郭宏
,
尹法章
,
张习敏
,
褚克
,
韩媛媛
,
徐骏
材料热处理学报
研究了控制氢气流量为5 L/min,热处理温度为400、600和800℃,热处理时间为30 min条件下的氢气热处理对CuCr0.8/金刚石复合材料组织和性能的影响。断口SEM观察表明,氢气热处理后基体铜合金塑性变差且从金刚石表面脱粘,复合材料断裂方式为沿晶断裂,随热处理温度的上升组织劣化程度增加。复合材料残余抗弯强度随温度上升单调下降,最小值仅相当于未处理的28.0%,而热膨胀系数（CTE）最大值可达9.82×10-6/℃。经外观颜色与断口SEM观察并结合XRD分析可以推断氢蚀机制为：高温下氢夺取了复合材料中的氧生成了高压水蒸汽,不仅使基体脆化与界面胀裂,而且加速了界面碳化铬层的氧化及金刚石表层的石墨化。
关键词:
铜/金刚石
,
氢气
,
热处理
,
氢蚀机制
,
抗弯强度
,
热膨胀系数
范叶明
,
郭宏
,
尹法章
,
张习敏
,
褚克
,
韩媛媛
,
徐骏
材料导报
研究了流动Ar和N2对镀铬金刚石热处理后镀层组织的影响,热处理温度分别为450℃、650℃和850℃,采用XRD、SEM和EDS方法对镀层组织进行了研究.研究结果表明,流动Ar时镀层易发生氧化,在较低的温度(如650℃)氧化已经十分显著,不同的是,流动N2氧化温度升高到850℃.在两种气氛下均发现,当热处理温度由650℃升至850℃时,镀层中碳化铬由低C/Cr相Cr7C3向高C/Cr相Cr3C2发生转化,且在氮气条件下转化率更高.上述现象归因于N2与镀层中的Cr反应生成了CrN,阻碍并延迟了镀层的氧化,有利于高温下金刚石表面的C原子与镀层中的Cr原子相互扩散.
关键词:
金刚石
,
镀铬
,
热处理
,
氩气
,
氮气
姚旺
,
张宇民
,
韩杰才
,
查炎峰
,
周玉锋
,
韩媛媛
,
曲伟
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00301
借助X射线衍射方法测量了反应烧结碳化硅(RBSiC)材料的磨削表面的残余应力状态,并根据断裂力学评价了磨削引入的裂纹尺寸,分析了RBSiC的弯曲强度受磨削引入裂纹和残余应力的影响.研究表明,由于磨削过程中与磨削方向有关的机械载荷占主导作用,使磨削后的表面残余应力具有方向依赖性.砂轮轴向进给从0.90μm/s增加到1.35μm/s,磨削表面的残余压应力数值降低,计算得到的磨削引入的裂纹尺寸增大,导致强度下降.
关键词:
碳化硅
,
磨削
,
残余应力
,
裂纹
,
强度
王鹏鹏
,
郭宏
,
张习敏
,
尹法章
,
范叶明
,
韩媛媛
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2015.04.003
金刚石/铜复合材料(Diamond/Cu)的界面层相比基体与增强体有显著的化学成分变化,具有促进彼此结合、传递载荷的作用.Diamond/Cu复合材料作为热管理材料,热导率是一个关键性能参数.在众多影响因素中,界面对热导率的影响尤为重要.主要研究Diamond/Cu复合材料的界面组成,及成分梯度分布情况.通过扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料断口形貌和界面区碳化铬的形态及分布,在近铜端,发现碳化铬以类鳞片状随机零散分布于铜与界面层的互扩散区,界面层处则集中堆垛为层状;采用能谱分析测试仪(EDS)对金刚石/铜复合材料界面区进行元素分布分析,发现各元素具有明显的过渡区域,根据实验结果可估算出过渡区域大约厚700 nm,碳化铬层大约厚400nm;利用X射线衍射仪(XRD)对金刚石/铜复合材料的界面层进行物相分析,研究表明Diamond/CuCr复合材料中界面反应生成的碳化铬以3种形式存在,分别为Cr3C2,Cr7C3,Cr23C6.通过这些实验手段获取界面信息,如界面类型、界面结构、界面组成等,为进一步深入研究Diamond/Cu复合材料界面与性能的关系奠定坚实基础.
关键词:
金刚石/铜复合材料
,
界面
,
界面反应
,
成分梯度
韩媛媛
,
郭宏
材料导报
综述了采用计算机模拟方法研究芯片衬底材料及厚度、键合材料及厚度、热沉材料及厚度、透镜材料、散热肋片结构、榆入功率、空气对流换热系数、外加热管等对大功率LED散热性能影响的现状.芯片的结温随衬底材料、热沉材料热导率的升高呈先快速降低而后缓慢降低的趋势,选用热导率高的键合材料会对降低芯片结温起到一定作用,而透镜材料对LED散热性能的影响较小.LED的输入功率与芯片结温呈正比关系,散热器结构与散热方式会时LED散热性能有不同的影响.此外,还指出了提高大功率LED散热能力的途径.
关键词:
大功率LED
,
热分析
,
数值模拟
,
封装材料
章德铭
,
任先京
,
韩媛媛
,
张如炳
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.z1.014
详细介绍了箔片热加工和电子束物理气相沉积(EB-PVD)在制备TiAl基合金微层板方面的特点及研究现状.重点讨论了EB-PVD制备TiAl基合金微层板的组织与性能,结果表明:TiA1基合金薄板的显微组织结构为非平直的柱状晶,亚结构为月牙形形貌；TiAl/Nb微层板中Nb层的显微组织形貌为粗大的等轴晶；TiAl/NiCoCrAl微层板中NiCo-CrA1层则主要由平直柱状晶结构的γ-Ni相组成.TiA1基合金微层板具有比TiAl基合金薄板更好的常高温力学性能,尤其是在750℃左右的高温环境中,TiAl/NiCoCrAl微层板的增韧效果最佳,伸长率高达72.2％；而TiAl/Nb微层板则表现出最好的高温综合性能,其高温抗拉强度高达443.1MPa,几乎与其室温时的抗拉强度持平.
关键词:
TiAl基合金
,
微层板
,
制备
,
组织性能
,
电子束物理气相沉积
陈超
,
郭宏
,
尹法章
,
张习敏
,
韩媛媛
,
范叶明
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.z1.015
采用压力融渗的方法制备了高金刚石体积分数的Diamond/ Cu-Cr复合材料.研究了金刚石粒径对复合材料热导率的影响,并依据理论模型计算了界面热阻值.实验结果显示,金刚石颗粒平均粒径分别为40μm,100μm,200μm的Diamond/Cu-Cr复合材料的热导率依次增高,与理论模型计算结果一致.其中,颗粒粒径为200μm的Diamond/Cu-Cr复合材料的热导率达到736.15W/mK.当金刚石的颗粒粒径增大时,其比表面积降低,由于金刚石与基体合金接触的表面热阻高,减少金刚石表面积有助于提高复合材料的热导率.但是,当金刚石的颗粒粒径增大到一定程度时,复合材料二次加工的难度增大,表面质量降低,对工业应用造成困难.
关键词:
颗粒粒径
,
Diamond/Cu(Cr)复合材料
,
热导率
,
机械压力融渗
韩媛媛
,
武高辉
,
李凤珍
,
王秀芳
,
章德铭
,
耿洪滨
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2004.03.020
为研究热处理过程中SiCP/2024Al复合材料的热应力的变化规律,及热处理工艺对SiCP/2024Al复合材料热残余应力的影响,利用Marc有限元软件对淬火和冷热循环热处理过程中的SiCP/2024Al复合材料的热应力进行了数值模拟.研究结果表明:热处理过程中,颗粒和基体的界面附近会产生很大的热应力场,并且在SiC颗粒的尖角处产生热应力集中;经淬火处理后的SiCP/2024Al复合材料的热残余应力与基体的屈服强度接近,但经过冷热循环处理后的SiCP/2024Al复合材料中的热残余应力明显降低.
关键词:
碳化硅颗粒
,
铝基复合材料
,
冷热循环处理
,
热残余应力
