استخدام تعدين المساحيق لتحضير مواد مركبة من النحاس والماس ذات موصلية حرارية عالية

في مجالات مثل التغليف الإلكتروني والفضاء، تم تطوير أجهزة تبديد الحرارة ذات الأساس المعدني لعقود من الزمن. مع استمرار زيادة كثافة طاقة الأجهزة، يتم وضع متطلبات أعلى على التوصيل الحراري لمواد التغليف الإلكترونية. من خلال تركيب الماس ذو الموصلية الحرارية العالية (2200 واط/(م·ك)) ومعامل التمدد الحراري المنخفض ((8.6±1)×10-7/ك) مع معادن مثل النحاس والألومنيوم، يمكن دمج الموصلية الحرارية العالية ، وهي مادة مركبة “معدن + ألماس” مع معامل تمدد حراري قابل للتعديل وخصائص ميكانيكية عالية وخصائص معالجة، وبالتالي تلبي المتطلبات الصارمة للتغليف الإلكتروني المختلفة، وتعتبر الجيل الرابع من مواد التغليف الإلكترونية.

من بين المواد المعدنية المختلفة، بالمقارنة مع المعادن الأخرى مثل الألومنيوم، يتمتع النحاس بموصلية حرارية أعلى (385 ~ 400 واط / (م · كلفن)) ومعامل تمدد حراري منخفض نسبيًا (17 × 10-6 / كلفن). وببساطة بإضافة كمية أقل من تقوية الماس، يمكن أن يتطابق معامل التمدد الحراري مع معامل أشباه الموصلات، ومن السهل الحصول على موصلية حرارية أعلى. لا يمكنها تلبية المتطلبات الصارمة للتغليف الإلكتروني اليوم فحسب، بل تتمتع أيضًا بمقاومة جيدة للحرارة ومقاومة للتآكل واستقرار كيميائي. يمكن أن تلبي متطلبات ظروف الخدمة القاسية مثل ارتفاع درجة الحرارة والبيئة المسببة للتآكل إلى حد كبير، مثل مشاريع الطاقة النووية والبيئات الجوية الحمضية والبيئات الجافة والرطبة والباردة والساخنة.

كيفية الاستعداد؟

توجد حاليًا العديد من الطرق لتحضير المواد المركبة من الماس/النحاس، مثل تعدين المساحيق، والترسيب الكيميائي، والسبائك الميكانيكية، وترسيب الرش، والصب، وما إلى ذلك. ومن بينها، أصبحت تعدين المساحيق واحدة من طرق التحضير الأكثر استخدامًا بسبب بساطتها. عملية التحضير والأداء الممتاز للمواد المركبة المحضرة. بهذه الطريقة، يمكن خلط مسحوق النحاس وجزيئات الماس بالتساوي من خلال الطحن بالكرات، وما إلى ذلك، ومن ثم يمكن استخدام التلبيد والقولبة لتحضير مادة مركبة ذات بنية مجهرية موحدة. باعتبارها الخطوة الأكثر أهمية في تعدين المساحيق، يرتبط صب التلبيد بالجودة النهائية للمنتج النهائي. تشمل عمليات التلبيد شائعة الاستخدام حاليًا في تحضير المواد المركبة من النحاس/الألماس ما يلي: تلبيد الضغط الساخن، وتلبد درجات الحرارة المرتفعة والضغط العالي، وتلبد البلازما بالتفريغ.

تلبيد الصحافة الساخنة
طريقة التلبيد بالضغط الساخن هي طريقة تشكيل اللحام بالانتشار. باعتبارها طريقة تقليدية لتحضير المواد المركبة، فإن العملية الرئيسية هي خلط التسليح ومسحوق النحاس بالتساوي، ووضعهما في قالب ذو شكل معين، ووضعهما في الجو، أو الفراغ أو البيئة المحمية. في الغلاف الجوي، يتم تطبيق الضغط في الاتجاه أحادي المحور أثناء التسخين، بحيث يستمر التشكيل والتلبيد في وقت واحد. بما أن المسحوق متكلس تحت الضغط، فإن المسحوق لديه سيولة جيدة والمادة ذات كثافة عالية، والتي يمكنها تفريغ الغاز المتبقي في المسحوق، وبالتالي تشكيل واجهة مستقرة وقوية بين الماس والنحاس. ، تحسين قوة الترابط والخصائص الفيزيائية الحرارية للمواد المركبة

درجة حرارة عالية جدًا وتلبد بالضغط العالي
تتشابه طريقة الضغط العالي جدًا ودرجة الحرارة المرتفعة في آلية طريقة التلبيد بالضغط الساخن، فيما عدا أن الضغط المطبق يكون أكبر، بشكل عام 1-10 جيجا باسكال. من خلال ارتفاع درجة الحرارة والضغط، يتم تلبيد المسحوق المختلط بسرعة وتشكيله في وقت قصير.
تلبد شرارة البلازما
يطبق تلبيد شرارة البلازما (SPS) تيارًا نبضيًا عالي الطاقة على المسحوق ويطبق ضغطًا معينًا لإحداث تفريغ بين الجزيئات لإثارة البلازما. تصطدم الجسيمات عالية الطاقة الناتجة عن التفريغ بأسطح التلامس بين الجسيمات، مما قد يؤدي إلى تنشيط سطح الجسيمات. تحقيق تلبيد التكثيف بسرعة فائقة.
أصبحت تعدين المساحيق إحدى طرق التحضير الأكثر استخدامًا بسبب عملية التحضير البسيطة والأداء الممتاز للمواد المركبة المحضرة.