碳化硅网眼陶瓷增强铝基复合材料研究(7)
封装材料加工、焊接性能差且价格较为昂贵；Kovar合金加工性能虽好，但是导热系数低，
密度大；常见的SiCｐ/Al复合材料制备工艺复杂，限制其推广。而高体积分数的 （55%~70%)
的三文网络陶瓷铝基复合材料在100～400℃时热膨胀系数介于(6.10~7.75）10-6
K-1
之间，
热导率在170~230W/(m·K)范围内，在密度上接近于铝，不到W/Cu的1/5，成为电子封装所
要求的高热导率、低热膨胀系数、低密度的理想材料。
⑤耐高温材料
美国 Excera 集团[11]
已经开发了低成本、低密度、低热膨胀性能、耐高温的网络连续
陶瓷/金属复合材料来替代铝合金应用于耐高温合金领域。国外科研人员通过 RMP 技术
制备的三文连续网络堇青石/金属复合材料有其优异的耐高温性能，有望被用作耐火炉的
材料。
1.3.3 陶瓷相/金属相的润湿和界面结构
1) 陶瓷相/金属相的润湿
要制成有效的网络陶瓷/金属复合材料， 真正地体现陶瓷和金属两种材料的各自优点，
两者的共存是必需的。即在材料的整个高温处理过程中，所选用材料系统中的所有组分是
化学上兼容的。一般来说，在陶瓷/金属系统中希望金属相能对陶瓷相进行润湿，但在大
多数情况下很难做到这一点。一些过渡金属对某些碳化物有比较好的润湿性能，在Co/WC
系统中，Co对WC有极好的润湿性，导致该陶瓷/金属系统具有很高的强度和断裂韧性，
是制作切削刀具的优选材料。
根据陶瓷/金属的界面结合情况，金属对陶瓷的润湿过程可分为非反应性润湿和反应
性润湿。
非反应性润湿是指界面润湿过程中不发生化学反应， 润湿过程的驱动力仅仅是扩散力碳化硅网眼陶瓷增强铝基复合材料研究8
和范德华力。其中液态金属的表面张力是决定液态金属是否能在固相陶瓷表面润湿的主要
热力学参数。此类润湿过程一般进行得很快，在很短的时间内就能达到平衡，且温度和保
温时间对润湿性影响不大。相对而言，由于伴随着不同程度的界面化学反应而产生的润湿
为反应润湿。反应润湿过程中液态金属的表面张力并不是影响液态金属在陶瓷表面润湿性
的主要参数，润湿作用主要是通过界面反应形成界面反应产物来实现。此界面产物的生成
使润湿过程在一层具有更优良润湿性能的中间层上进行，极大地改善了润湿效果。
正是由于金属/陶瓷体系中的界面反应，使界面处会产生物质的迁移，从而使润湿过
程变得更加复杂。深入研究润湿对复合材料的制备具有重要的指导意义。为提高金属对陶
瓷的润湿性，可通过升高固相表面能，降低固/液界面能和降低液相表面张力来改善。
①添加改善润湿性的元素
添加元素法作为改善陶瓷/金属润湿性的方法之一，其主要机制为：合金元素在液态
金属表面及固/液界面吸附与富集，降低液态金属表面张力及固/液界面张力；合金元素在
固/液界面发生界面反应，形成界面反应产物。合金元素的选择是现在研究的热点，特别
对于活性金属，由于界面反应产物一般是脆性相，润湿性的提高并不等同于复合材料综合
性能也同步提高。Ti(C，N)基金属陶瓷的环形相对改善金属Ni对TiN的润湿发挥着重要作
用，但是，在制备陶瓷/金属时却并不希望环形相过分长大，因为脆性环形相过厚对材料
性能的损伤也是很明显的。
②陶瓷粒子表面包覆金属
陶瓷表面状态和结构改变以增大固相表面能SV，可通过化学和物理的方法来实现，