SiC泡沫陶瓷_SiCp_Al复合材料的热膨胀行为.pdf

第6 2 卷第2 期 2010 年5 月 有色金 属 N o n f e r r o u sM e t a l s V o L6 2 ．N o ．2 M a v 2010 S i C 泡沫陶瓷／S i C p ／A I 复合材料的热膨l l p J j 长仃p 为 赵龙志1 ，赵明娟1 ，曹小明2 ，张劲松2 1 ．华东交通大学机电学院，南昌3 3 0 0 1 3 ；2 ．中国科学院金属研究所，沈阳1 1 0 0 1 6 摘要运用挤压铸造法制备S i C 泡沫陶瓷／S i C 颗粒／A I 复合材料，研究S i C 泡沫陶瓷体积分数和温度对复合材料热膨胀的 影响。结果表明，随着S i C 的总体积分数的增加，混杂复合材料的热膨胀系数逐渐减小。与单一颗粒增强复合材料相比，当膨胀系 数系数相同时，混杂复合材料中的S i C 增强体体积分数降低了0 ．1 5 。由于混杂复合材料具有独特的复式双连续结构，复合材料的 膨胀系数远低于现有理论的预测值。随着温度的升高，材料的热膨胀系数在3 5 0 ℃一4 5 0 ℃时最大。 关键词复合材料；S i C 泡沫陶瓷／S i C 颗粒／A I 复合材料；热膨胀；混合增强体；复式双连续 中图分类号T B 3 3 3 T G l 4 6 ．2 1文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 1 0 0 2 0 0 2 8 0 5 随着航空航天工业、大规模集成电路和军事通 讯等方面的飞速发展，传统的电子封装材料已经不 能满足现代封装的要求。金属基复合材料由于具有 优异的综合热物理性能，因而作为电子封装材料有 广阔的应用前景“o 。在金属基复合材料中，S i C ／ A l 复合材料具有高导热率、低热膨胀系数和密度小 等优点，已经成为电子封装基片的首选材料，目前的 研究主要集中在S i C 。／A 1 复合材料∞1 。然而，单一 因此，在泡沫孑L 内添加S i C 颗粒，使增强体由S i C 泡 沫陶瓷和S i C 颗粒混合构成，这样可以提高复合材 料中S i C 总的体积分数，使复合材料的热膨胀系数 与芯片相匹配。采用挤压铸造法制备了新型S i C 泡 沫陶瓷／S i C 。／A 1 混杂复合材料，研究了复合材料的 热物理性能。 1 实验方法 S i C 颗粒增强铝铝基复合材料要满足电子封装的要 试验用的S i C 泡沫陶瓷骨架采用反应烧结法制 求，S i C 的体积分数必须大于7 0 ％，这不但使复合材 备引，泡沫孑L 径约为1 m m ，S i C 颗粒的直径为2 0 1 x m ， 料的制备工艺复杂，提高了材料的制备成本，而且限在泡沫孑L 中的体积分数约为4 3 ％ 通过金相相分析 制了S i C 。／A I 复合材料的导热性能，限制了该类材得到 。因此，复合材料中混合增强体S i C 的总体积 料在大功率封装基片中的应用哺1 。 分数为5 3 ％，5 6 ．2 ％和5 9 ，9 ％。基体为Z L l 0 9 ，其主 双连续相复合材料的增强体与基体彼此相互贯要成分为A l 一8 5 ．1 ％，N i 1 ．0 ％，C u 一1 ．0 ％，M g 1 ．1 ％， 通，使得增强体各个胞之间有效地相互制约“ 一引。 S i - 1 1 ．8 ％。S i C 颗粒和Z L l 0 9 基体的性能如表1 所 增强体对基体的严格约束作用，使该类复合材料具 示。采用传统的挤压铸造法制备S i C 泡沫陶瓷／ 有比传统弥散增强复合材料低的热膨胀系数⋯。1 引。S i C 。／A 1 混杂复合材料【9 ’，主要工艺参数为浇注温度 虽然S i C 泡沫陶瓷增强体具有良好的开孔连通性 7 5 0 。C 、模具预热温度2 5 0 。C 、增强体预热温度8 0 0 。C 、 时，但是S i C 的体积分数不能满足电子封装的要求。复合压力1 2 0 M P a 、保压时间1 5 s 。 表1复合材料中S i C 颗粒刮和基体的性能’ T a b l e1 P r o p e r t i e so fS i Cp a r t i c l e f 。6 ] a n dZ L l 0 9 A I 【6 】 材料 ／ 1 。，警。- 3 1 0 一X - 1 杨脚 卟芫嚣量8 怒量 泊松比 Z L l 0 9 A l 2 ．7 2 ‘ 2 0 ．86 92 9 ．77 7 ．50 ．3 3 试验数据。 收稿日期2 0 0 8 0 3 3 l 基金项目江西省教育厅青年科研基金 0 9 4 9 7 ；江西省青年科研 基金 2 0 0 9 G Q C 0 0 1 4 ；华东交通大学科研基金 0 1 3 0 6 0 1 6 ，0 7 J D 0 6 作者简介赵龙志 1 9 7 7 一 ，男．江西都吕县人，副教授，博士，主要 从事物金属基复合材料等方面的研究。 采用D I L 4 0 2 E P 热膨胀仪测量复合材料的热膨 胀系数，测量的温度范围为2 5 5 0 0 。C ，升温速度为 5 。C ／m i n ，样品尺寸为q b 8 m m 2 5 r a m 。由于材料的 热膨胀系数随着温度变化，材料的膨胀系数通常为 2 5 1 0 0 。C 数值的平均值。在 3 6 0 扫描电子显微镜 万方数据 第2 期 赵龙志等S i C 泡沫陶瓷／S i c 。／A I 复合材料的热膨胀行为 2 9 和M E F 4 A 金相显微镜下观察复合材料的形貌，运 用标准A S T M ，E 5 6 2 相分析软件分析复合材料中S i C 颗粒的含量。 2试验结果与讨论 2 ．1 S i C 泡沫陶瓷／S i C 。／A 混杂复合材料的形貌 S i C 泡沫陶瓷／S i C 。／A 1 混杂复合材料由S i C 泡 沫陶瓷和S i C 。混合增强体与基体Z L l 0 9 构成。S i C 泡沫陶瓷由泡沫孔和泡沫筋组成，见图l a ，泡沫 筋由位于筋中心的三角孔和四周的疏松多孑L 的筋壁 组成，见图l b ，筋壁具有类似于泡沫的三维连通 网络结构，见图1 ℃ ，这些特殊的结构有利于泡沫 筋和基体之间的界面结合。S i C 泡沫陶瓷和S i C 。形 成混合增强体后被基体Z L l 0 9 充分浸渗，形成了复 合材料，如图2 所示。S i C 颗粒均匀地分布在泡沫 孔中，但在泡沫筋的中心三角孑L 中却没有S i C 颗粒， 这主要是因为三角孔在整个泡沫陶瓷中是连通，S i C 颗粒要进入三角孔中必须通过泡沫筋壁中的微孑L 进 入，而颗粒的尺寸比泡沫筋壁的微孑L 大，所以颗粒就 到达不了三角孔中。泡沫筋壁自身为三维连通网络 结构，因此基体铝合金和泡沫筋壁之间就形成双连 续结构，该结构称为局部双连续。局部双连续结构 增加了混杂复合材料的界面面积，增强了S i C 泡沫 陶瓷增强体和基体铝合金的界面结合。另外，S i C 泡沫陶瓷整体的网络结构使混杂复合材料具有整体 双连续结构，该结构制约着泡沫孑L 中的S i C 颗粒和 铝合金。由于复合材料具有独特的局部双连续结构 和整体双连续结构，所以混杂复合材料被称为复式 双连续相复合材料。 a 一低倍； b 一筋的表面； c 一筋的断面 图lS i C 泡沫陶瓷的形貌 F i g ．1M o r p h o l o g yo fS i Cf o a mc e r a m i cr e i n f o r c e m e n t 图2 S i C 泡沫陶瓷／S i C ，／A 混杂复合材料 结构，所以S i C 泡沫陶瓷增强体不但严格地制约着 2 ．2 照磐戮麓2 窘璺罂⋯陆⋯、螽髫黧崧矣蒿毓麓三芸釜兰蒿答 粗。苎，望翼妻苎合葛凳的蝥．登．絮兰竺銎竺磊曷盖靠；二』薹荏差戛篡茹袤爵、，嘉i 矗；i 茹二 数的函数关系曲线。从图3 可以看出，在混杂复合 。．“．。_ ””。。’一””一⋯⋯⋯。””一一4 一” 材慧 ，当，尝巳冀紫耋絮篓。竺竺体跫麓交胜汐差蕃统的s i c 颗粒增强铝基复合材料中，当复 1 6 ．4 ％，2 2 ．2 ％和2 8 ．8 ％时，所对应的S i C 总体积分一”一⋯⋯1 ⋯⋯一～一一⋯．．⋯。．’一一 数分别为5 3 ％，5 6 ．2 ％和5 9 ．9 ％，复合材料的C T E s合材料的C ⋯T ，E 为8 3 1 7 “／℃时，增强体的体积分 为；．7 ‘x ‘l o s ／毛。7 ．1 1 0 s ／℃葙6 ．。6 1 0 e ／℃， 数为8 0 ％引；而在混杂复合材料中，当复合材料的 这些结果远低于传统的S i C 颗粒增强铝基复合材料 c 疆为7 7 1 0 “／℃时，s i c 增强体总的体积分数 万方数据 有色金属第6 2 卷 图3 复合材料中S i C 总体积分数和热膨胀的关系 F i g ．3R e l a t i o n s h i pb e t w e e ng e n e r a lv o l u m e f r a c t i o no fS i Ca n dC T Ef o rc o m p o s i t e s 况下，后者的增强体体积分数至少降低了1 7 ％。 S i C 增强体体积分数的降低也可能是由于混杂复合 材料具有独特的复式双连续结构使得S i C 泡沫陶瓷 增强体对基体产生强制约，限制了基体的受热膨胀。 为了进一步研究混杂复合材料的热膨胀行为， 混杂复合材料的热膨胀系数的实验值和现有金属基 复合材料热膨胀的预测模型进行了比较，现有的模 型包括混合定律 R O M 、K e r n e r 模型、T u r n e r 模型 和S c h a p e r y 模型。 混合定律。当增强体与基体之间的界面可以任 意自由流动时，各组元之间没有任何约束，可以自由 流动时，复合材料的C T E 可用混合定律描述为式 1 0 1 4 ] ，其中a 为材料的C T E ，V 为体积分数，下标 c ．m 和r 分别指复合材料、基体和增强体。该模型 没有考虑各组元的形态以及各相之间的相互关系。 a 。 a 。匕 a ，P 1 K e m e r 模型。K e r n e r 模型假定增强体为球状 物，并被一层均匀的基体第二相所覆盖，增强体和基 体发生整体膨胀，这时复合材料的C T E 可表示为式 2 M ] ，其中G 和K 分别为剪切模量和体模量。 a 。 a ，一 n 。k V ‰ a ，一a 。 { K ，一K 。 ／ [ n K 。 V , K ， 3 K ，K 。／ 4 G 。 ] } 2 ．T u r n e r 模型。如果在复合材料的温度变化过程 中，各相发生均匀的应变，并且内应力保持平衡，复 合材料的C T E 为式 3 所示6 | 。1 Q ∑O l i V , K ；／∑V i K 。 i 1 一凡 3 S e h a p e r y 模型。当考虑到各组元间内应力的相 互作用时，复合材料的C T E 可以表示为式 4 ，在该 模型中只有热膨胀系数和体模量两个参数，其中墨 为式 5 所示引。 a 。 a ， a 。一乜， [ 1 ／K 。一1 ／K ， ／ 1 ／K 。一l ／ K ， ] 4 E ‘ ’ K 。 ■／[ 1 ／ K ，一K 。 k ／ K 。 4 ／ 3 G 。 ] 5 混杂复合材料的C T E s 和传统的预测模型计算 值比较结果表明，如图3 所示，混杂复合材料的 C T E s 实验值低于现有任何模型 R O M ，K e r n e r ，T u r n e r 和S e h a p e r y 给出的计算值。在混杂复合材料中， 不但S i C 泡沫陶瓷的各个泡沫孑L 之间相互制约，而 且泡沫筋壁中的微孔也对基体起着强约束作用。然 而，现有的模型都是以球状物为增强体的单元胞，没 有考虑到增强体自身的制约作用以及增强体对基体 的强约束效应。复合材料膨胀时，单元胞之间的作 用力很小，球状单元胞之间的作用力可以忽略不计。 另外，在复合材料膨胀时，球状单胞增强体随着基体 一起推移，所以混杂复合材料具有较低膨胀系数。． 混杂复合材料的C T E 比传统颗粒增强复合材 料低还和该复合材料特殊的复式双连续结构引起的 残余应力和残余微孑L 有关。在多相复合材料中，由 于各个组元具有不同的膨胀系数，因此在复合材料 从较高的制备温暖冷却到室温后，一定会在复合材 料中存在巨大的热残余应力，即金属基体中存在残 余拉应力，陶瓷增强相中存在压应力。由于混杂复 合材料中S i C 泡沫陶瓷具有三维连通网络结构，因 此，混杂复合材料中的S i C 泡沫陶瓷增强体阻碍基 体铝合金体积收缩的作用比传统的颗粒增强复合材 料中颗粒的作用要强得多，前者中的残余应力也比 后者大得多，1 6 ’1 8 枷] 。在金属基体中当某点的残余 应力达到了孑L 穴应力时，就会在该处形成孔穴，所以 混杂复合材料中的孑L 穴要比传统颗粒增强复合材料 中的孔穴多得多。虽然该孔穴含量很低，且很难被 发现，但它足以吸收金属受热时的体积膨胀，降低金 属基体整体膨胀系数乱1 9 川。所以，与传统颗粒增 强复合材料相比，混杂复合材料膨胀系数更低。 另外，陶瓷增强体和基体之间的界面处的残余 微孔也是降低复合材料热膨胀系数的一个因 素4 ’2 2 。23 | 。在混杂复合材料中，独特的复式双连续 结构不但增加了复合材料中界面面积，增强了陶瓷 增强体和金属基体之间的界面结合，加强了S i C 泡 沫陶瓷对金属基体的约束作用旧“，而且为界面处残 余微孑L 提供了条件。由于S i C 增强体和铝合金基体 之间不润湿，因此金属基体不能完全浸渗S i C 泡沫 陶瓷中狭小孑L 道，在泡沫筋壁中的微孔道拐角凹陷 处残留微孔。所以，当温度升高时，混杂复合材料中 基体的体积膨胀被微孔吸收，复合材料表现出来的 万方数据 第2 期赵龙志等S i C 泡沫陶瓷／s i c 。／A 1 复合材料的热膨胀行为 3 l 整体膨胀系数偏小。所以，独特复式双连续结构是 混杂复合材料具有较低的膨胀系数的根本原因。 2 ．3 温度对混杂复合材料热膨胀的影响 图4 为S i C 泡沫／S i C p ／A 1 混杂复合材料的C T E s 随着温度变化的曲线。从图4 可以看出，在温度为 丁。 3 5 0 4 5 0 0 C ，残余热应力为零 时，混杂复合材 料的C T E s 具有最大值。随着S i C 增强体的体积分 数越大，兀的数值越低。这可能与混杂复合材料中 的残余应力松弛和位错滑移有关系。在复合材料的 制备过程中，金属基体的熔体在复合压力的作用下 浸渗入刚性的泡沫陶瓷增强体中，然后随着复合材 料温度的逐渐降低，基体慢慢凝固。在基体的熔点 约6 6 0 0 C 以上，基体为流体，不能承受任何应力， 复合材料中没有残余应力产生。基体凝固结束后， 复合材料继续冷却，由于陶瓷与金属之间存在着巨 大的热膨胀失配，金属比陶瓷收缩得快，使得金属与 陶瓷界面结合处的晶格产生畸变，其结果是在铝合 金基体中产生残余拉应力，在S i C 陶瓷中产生残余 压应力。复合材料中的残余热应力随着复合材料的 冷却继续增大，最后保留在复合材料中p - 。 当温度升高时，复合材料中的残余热应力可能 得到松弛，残余应力松弛的方式大致可分为三种。 一种为局部可动位错的滑移使残余热应力产生松 弛。当复合材料的温度升高时，可动位错具有足够 的能量克服位错阻力产生滑移，残余热应力可能产 生松弛。第二种为界面在高温结合较弱，可能产生 滑移。第三种为在残余热应力的作用下基体产生局 部的塑性流动和塑性蠕变。随着温度的升高，复合 材料基体中的残余热应力降低，当温度为r ．时，残 余热应力为零。随着复合材料温度的继续升高 r T ， ，金属基体比陶瓷增馒体膨胀得快，在基体中 产生压应力。因此，当T T ．时，基体中存在 附加压应变。由于S i C 泡沫陶瓷的三维连通网络结 构严格制约着基体的热膨胀，基体的附加压应变很 快超过了基体的热膨胀，宏观上表现为压应变，复合 材料的C T E s 减小Ⅲ。。因此，在复合材料综合应力 参考文献 的作用下，复合材料的C T E s 曲线在r 。时出现峰值。 随着S i C 体积分数的增大，温度点r ．向低温推移。 在混杂复合材料中，S i C 总体积分数的变化是由复 合材料中S i C 泡沫陶瓷的体积分数的变化引起的。 泡沫陶瓷的体积分数增大，复合材料中S i C 总体积 分数随之增大。当增强体S i C 泡沫陶瓷的宏观孔径 不变时，泡沫的体积分数越大，泡沫筋越粗，对铝合 金基体的约束能力越强。因此，当温度的变化相同 时，S i C 的总体积分数越大，复合材料基体的膨胀越 小，克服基体膨胀的压应变越小，所需的温度就越 低，温度t 就降低。 f p ； 兰 重 U 图4 混杂复合材料的C T E s 和温度的关系 F i g ．4 R e l a t i o nb e t w e e nC T E so fh y b r i dc o m p o s i t e s a n dt e m p e r a t u r e 3结论 在混杂复合材料中，当S i C 泡沫陶瓷增强体的 体积分数为1 6 ，4 ％，2 2 ．2 ％和2 8 ．8 ％时，所对应的 S i C 总体积分数分别为5 3 ％，5 6 ．2 ％和5 9 ．9 ％，复合 材料的C T E s 为7 ．7 1 0 ～／。C 、7 ．1 1 0 。／℃和6 ．6 1 0 一／。C ，可充分满足电子封装应用的要求。 混杂复合材料的C T E s 不但远比传统的S i C 颗 粒增强铝基复合材料的低，而且低于现有模型 R O M ，K e r n e l ，T u r n e r 和S c h a p e r y 模型 的预测值。 随着温度的升高，混杂复合材料的C T E s 在温 度T ． 3 5 0 4 5 0 。C 出现峰值，而且S i C 体积分数越 大，L 值越低。 [ 1 ] S h e nYL ，N e e d l e m a nA 。S u r e s hS ．C o e f f i c i e n t so ft h e r m a le x p a n s i o no fm e t a l m a t r i xc o m p o s i t e sf o re l e c t r o n i cp a c k a g i n g [ J ] ． M e t a l l u r g i c a lM a t e r i a l sT r a n s a c t i o n sA ，1 9 9 4 ，2 5 8 3 9 8 5 0 ． [ 2 ] K u m a rAH ，T u m m a l aRR ．T h ep r e s e n ta n df u t u r eo fm u h i l a y e rc e r a m i cm u h i c h i pm o d u l e si ne l e c t r o n i cp a c k a g i n g [ J ] ．J O M ， 1 9 9 2 ．7 1 0 1 4 ． [ 3 ] Z w e b e nC ．A d v a n c e si nc o m p o s i t em a t e r i a l sf o rt h e r m a lm a n a g e m e n ti ne l e c t r o n i cp a c k a g i n g [ J ] ．J O M ，1 9 9 8 ，6 4 7 5 1 ． 万方数据 3 2 有色金属 第6 2 卷 [ 4 ] P r e m k u m a rMK ，H u n tWH ，S a w t e l lRR ．A l u m i n u mc o m p o s i t em a t e r i a l sf o rm u h i c h i pm o d u l e s [ J ] ．J O M ，1 9 9 2 ，7 2 4 2 8 ． [ 5 ] C h a w l aN ，G a n e s hVV ，W u n s c hB ．T h r e e ．d i m e n s i o n a l 3 D m i e r o s t r u c t u r ev i s u a l i z a t i o na n df i n i t ee l e m e n tm o d e l i n go ft h e m e c h a n i c a lb e h a v i o ro fS i Cp a r t i c l er e i n f o r c e da l u m i n u mc o m p o s i t e s [ J ] ．S c r i p t aM a t e r i a l i a ，2 0 0 4 ，5 1 1 6 1 1 6 5 ． [ 6 ] Z h a n gQ ，W uGH ，C h e nGQ ，e ta 1 ．T h et h e r m a le x p a n s i o na n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fh i g hr e i n f o r c e m e n tc o n t e n tS i C p ／A 1 c o m p o s i t e sf a b r i c a t e db ys q u e e z ec a s t i n gt e c h n o l o g y [ J ] ．C o m p o s i t e sP a r tA ，2 0 0 3 ，3 4 1 0 2 3 1 0 2 7 ． [ 7 ] 赵龙志，曹小明，田冲，等．骨架表面改性对S i C ／A I 双连续相复合材料性能的影响[ J ] ．材料研究学报，2 0 0 5 ，1 9 5 5 1 2 ～5 1 8 ． [ 8 ] 赵龙志，曹小明，田冲，等．新型复式连通S i C ／3 9 0 A I 复合材料的研究[ J ] ．材料研究学报，2 0 0 5 ，1 9 5 4 8 5 4 9 1 ． [ 9 ] 赵龙志，曹小明，田冲，等．浇注温度对S i C 泡沫／S i C p ／A 1 混合复合材料力学性能的影响[ J ] ．金属学报，2 0 0 6 ，4 2 1 1 0 3 1 0 8 ． [ 1 0 ] 赵龙志，曹小明，田冲，等．挤压铸造S i C ／Z L l 0 9 铝合金双连续相复合材料的凝固组织[ J ] ．金属学报，2 0 0 6 ，4 2 3 3 2 5 3 3 0 ． [ 1 1 ] 赵龙志，方志刚，曹小明，等．骨架结构对S i C ／A 1 双连续相复合材料的影响[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 6 ，1 6 6 9 4 5 9 4 9 ． [ 12 ] C l a r k eDR ．I n t e r p e n e t r a t i n gp h a s ec o m p o s i t e s [ J ] ．J o u r n a lA m e r i c a nC e r a m i cS o c i e t y ，1 9 9 2 ，4 7 3 9 7 5 9 ． [ 13 ] D a e h nGS ，S t a r c kB ，X uL ，e ta 1 ．E l a s t i ca n dp l a s t i cb e h a v i o ro fac o - c o n t i n u o u sa l u m i n a ／a l u m i n u mc o m p o s i t e [ J ] ．A c t a M a t e r i a l s ，1 9 9 6 ，l 2 4 9 2 6 1 ． [ 1 4 ] F e iWD ，W a n gLD ．T h e r m a le x p a n s i o nb e h a v i o ra n dt h e r m a lm i s m a t c hs t r e s so fa l u m i n u mm a t r i xc o m p o s i t er e i n f o r c e db y8 e u c r y p t i t ep a r t i c l ea n da l u m i n u mb o r a t ew h i s k e r [ J ] ．M a t e r i a l sC h e m i s t r ya n dP h y s i c s ，2 0 0 4 ，8 5 4 5 0 4 5 7 ． [ 1 5 ] S c h w a r t z w a l d e rK ，S o m e r sH ，S o m e r sAV ．M e t h o do fm a k i n gp o r o u sc e r a m i ca r t i c l e s U S ，3 0 9 0 0 9 4 [ P ] ．1 9 6 3 一0 5 2 1 ． [ 1 6 ] E l o m a r iS ，S k i b oMD ，S u n d a r r a j a nA ，e ta 1 ．T h e r m a le x p a n s i o nb e h a v i o ro fp a r t i c u l a t em e t a l - m a t r i xc o m p o s i t e s [ J ] ． C o m p o s i t e sS c i e n c eT e c h n o l o g y ，1 9 9 8 ，5 8 3 6 9 3 7 6 ． [ 1 7 ] M a r c h iSC ，K o u z e l iM ，R a oR ，e ta 1 ．A l u m i n a - a l u m i n u mi n t e r p e n e t r a t i n g p h a s ec o m p o s i t e sw i t ht h r e e d i m e n s i o n a lp e r i o d i c a r c h i t e c t u r e [ J ] ．S c r i p t aM a t e r i a l i a ，2 0 0 3 ，4 9 8 6 1 8 6 6 ． [ 1 8 ] S h e nYL ．T h e r m a le x p a n s i o no f m e t a l - c e r a m i cc o m p o s i t e s At h r e e - d i m e n s i o n a la n a l y s i s [ J ] ．M a t e r i a l sS c i e n c e E n g i n e e r i n g ， 1 9 9 8 ，2 5 2 A 2 2 6 9 2 7 5 ． [ 1 9 ] H a n a d aK ，M a t s u z a k iK ，S a n oT ．T h e r m a lp r o p e r t i e so fd i a m o n dp a r t i c l e d i s p e r s e dC uc o m p o s i t e s [ J ] ．J o u r n a lo fM a t e r i a l s P r o c e s s i n gT e c h n o l o g y ，2 0 0 4 ．1 5 3 一1 5 4 5 1 4 5 1 8 ． [ 2 0 ] H o f f m a nM ，S k i r lS ，P o m p eW ，e ta 1 ．T h e r m a lr e s i d u a ls t r a i n sa n ds t r e s s e s i nA 1 2 0 3 ／A Ic o m p o s i t e sw i t hi n t e r p e n e t r a t i n g n e t w o r k s [ J ] ．A c t aM a t e r i a l s ，1 9 9 9 ，4 7 2 5 6 5 5 7 7 ． [ 21 ] C h i e nCW ，L e eSL ，L i nJC ，e ta 1 ．E f f e c to fS i ps i z ea n dv o l u m ef r a c t i o no np r o p e r t i e so fA l ／S i pc o m p o s i t e s [ J ] ．M a t e r i a l s L e t t e r s ，2 0 0 2 ，5 2 3 3 4 3 4 1 ． [ 2 2 ] B a l c hDK ，F i t z g e r a l dTJ ，Mi c h a u dVJ ，e ta 1 ．T h e r m a le x p a n s i o no fm e t a l sr e i n f o r c e dw i t hc e r a m i cp a r t i c l e sa n dm i c r o c e l l u l a r f o a m s [ J ] ．M e t a l l u r g i c a la n dM a t e r i a l sT r a n s a c t i o n s ，1 9 9 6 ，2 7 A 1 1 3 7 0 0 3 7 1 7 ． [ 2 3 ] L e eHS ，H o n gSH ．P r e s s u r ei n f i l t r a t i o nc a s t i n gp r o c e s sa n dt h e r m o p h y s i c a lp r o p e r t i e so fh i g hv o l u m ef r a c t i o nS i C p ／A Im e t a l m a t r i xc o m p o s i t e s [ J ] ．M a t e r i a l sS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，2 0 0 3 ，19 8 10 5 7 10 6 4 ． [ 2 4 ] Z h a n gQ ，w uGH ，J i a n gLT ，e ta 1 ．T h e r m a le x p a n s i o na n dd i m e n s i o n a ls t a b i l i t yo fA I m a t r i xc o m p o s i t e sr e i n f o r c e db yh i g h c o n t e n tS i C [ J ] ．M a t e r i a l sC h e m i s t r ya n dP h y s i c s ，2 0 0 3 ，8 2 7 8 0 7 8 5 ． T h e r m a lE x p a n s i o nB e h a v i o ro fS i CF o a m ／S i C ，／A C o m p o s i t e s Z H A 0L o n g ．z h i l ，Z H A OM i n g - j u a n l ，C A OX i a o m i n 9 2 ，Z H A N GJ i n ．s o n 9 2 1 ．S c h o o lo fM e c h a n i c a la n dE l e c t r o n i c a lE n g i n e e r i n g ，E a s tC h i n aJ i a o t o n gU n i v e r s i t y ，N a n c h a n g3 3 0 0 13 ，C h i n a ； 2 ．I n s t i t u t eo fM e t a lR e s e a r c h ，C h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s ，S h e n y a n g11 0 0 1 6 ，C h i n a A b s t r a c t T h eS i Cf o a m ／p a r t i c l e ／A lh y b r i dc o m p o s i t e sa r ef a b r i c a t e db ys q u e e z ec a s t i n gt e c h n o l o g y ．a n dt h ee f f e c t so f S i Cf o a mv o l u m ef r i c t i o na n dt e m p e r a t u r eo nt h eC T E so fh y b r i dc o m p o s i t e sa r ei n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a t t h eC T Eo fS i Cf o a m ／S i C 。／A lh y b r i dc o m p o s i t e si sg r a d u a l l yd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo ft h eS i Cf o a mv o l u m e f r i c t i o n ．T h eg e n e r a lv o l u m ef r a c t i o no fS i Ci sd e c r e a s e d0 ．1 5c o m p a r e dt ot h a t o fc o m p o s i t e sr e i n f o r c e db yS i C p a r t i c l ew i t hi d e n t i c a ll i n e a rC T E ．T h eC T Eo fh y b r i dc o m p o s i t e si 8m u c hl o w e rt h a nt h a tt h e o r e t i c a l l yp r e d i c t e d v a l u ew i t ha v a i l a b l em o d u l u s ，b e c a u s eo fd i s t i n c t i v ed o u b l e i n t e r p e n e t r a t i n gm i c r o s t r u c t u r e ．T h em a x i m u mC T Eo f t h eh y b r i dc o m p o s i t e si sa c h i e v e di nt h er a n g eo f3 5 0 ℃t o 4 5 0 ℃w i t ht h ei n c r e a s eo ft e m p e r a t u r e ． K e y