铝基碳化硅的应用领域有哪些？

发布时间：2022-06-27 浏览次数：1561次

铝基碳化硅是目前机加工领域中相对比较偏门的门类，这种材料和金属及陶瓷都不相同。它既有着陶瓷的硬度，又有着金属的韧性，因此在加工的时候要特别注意，要摸清材料的加工特性，才能做出比较好的产品。今天小编就来说说AlSiC的相关内容，希望可以帮到大家。
一、铝基碳化硅的应用领域
1、战斗机的腹鳍应用——将粉末冶金法制备的碳化硅颗粒增强铝基复合材料用于战斗机的腹鳍，代替了原有的2214铝合金蒙皮，刚度提高50%，使寿命由原来的数百小时提高到设计的全寿命8000h，寿命提高幅度达17倍；
2、直升机上的应用——该种材料制造的直升机旋翼系统连接用模锻件（浆毂夹板及袖套），已成功地用于新型直升机。其应用效果为：与铝合金相比，构件的刚度提高约30%，寿命提高约5%；与钛合金相比，构件重量下降约25%；
3、电子封装及热控元件应用——替代包铜的钼及包铜的殷钢作为印刷电路板板芯，取得了减重70%的显著效果。由于此种材料的导热率可高达180W（m·K），从而降低了电子模块的工作温度，减少了冷却的需要；
4、航天光学仪表材料的应用——替代铍材用作惯性并被誉为“第三代航空航天惯性器件材料”。已被正式用于美国某型号惯性环形激光陀螺制导系统，并已形成美国的国军标（MILM 46196）。此外，还替代铍材被成功地用于三叉戟导弹的惯性导向球及其惯性测量单元（IMU）的检查口盖，并取得比铍材的成本低三分之二的效果；

5、高铁行业——铝基碳化硅IGBT基板是高铁上必不可少的零件。铝基碳化硅是理想的功率电子基板材料和衬底材料，与电子芯片焊接后可实现良好工作匹配。

二、如何加工铝基碳化硅
1 传统机械加工技术
A1SiC复合材料一般是铸造法或粉末冶金法等制备，需要进一步的机械加工达到零件所需的精度和表面粗糙度要求。SiC增强体颗粒比常用的刀具(如高速钢刀具和硬质合金刀具)的硬度高的多，在机械加工的过程中会引起剧烈的刀具磨损。PCD金刚石刀具虽然比增强体颗粒的硬度高，但硬度值相差不大，在切削加工高体分(SiC颗粒含量在 60％～70％)的颗粒增强 AISiC复合材料时仍然会快速磨损，且 PCD金刚石刀具成本更高。众多研究表明，随着 SiC含量的增大(13％～70％)，增强体类型的不同 (主要区别是纤维增强还是颗粒增强)，可切削性越来越差，加工效率随之降低，生产成本快速增加。若以 45#钢的切削性能为 1计量，此种材料的切削性能仅为 0．05～0．3。因此，复合材料的难加工性和昂贵的加工成本限制了AISiC复合材料的广泛应用。
2 铣磨加工技术
目前，切削加工是 A1SiC复合材料的主要加工方法，但在切削加工中存在刀具磨损严重和难以获得良好加工表面质量的问题。有研究提出了颗粒增强 A1SiC复合材料的铣磨加工方法。这种加工方法使用金刚石砂轮在鑫腾辉数控铝碳化硅专用cnc机床上对工件进行切削加工，具有磨削加工中多刃切削的特点，又同时具有和铣加工相似的加工路线，可以用于曲面、孔、槽的加工，在获得较高加工效率的同时，又能保证加工表面质量。
3 超声加工
超声加工(USM)是由超声发生器产生高频电振荡(一般为 16kHz～25kHz)，施加于超声换能器上，将高频电振荡转换成超声频振动。超声振动通过变幅杆放大振幅，并驱动以一定的静压力压在工件表面上的工具产生相应频率的振动。工具端部通过磨料不断地捶击工件，使加工区的工件材料粉碎成很细的微粒，被循环的磨料悬浮液带走，工具便逐渐进入到工件中，从而加工出与工具相应的形状
4 激光加工
目前国内外学者对铝基复合材料激光加工技术的研究主要集中在打孔、切割、划线和型腔加工等方面。用自行研制的机械斩光盘调脉冲激光器切割试验表明，在高峰值能量、短脉冲宽度、高脉冲频率和适当的平均功率条件下，采用高速多次重复走刀切割工艺，可以得到无裂纹的精细切口。有研究采用氧气作辅助气体，用 800W 的连续波 CO2激光在厚度 13．5mm的复合材料上加工出了直径 0．72mm的无损伤深孔，深径比达 l8．75。有研究提出了基于裂纹加工单元的激光铣削方法，他们采用激光对复合材料进行了基于裂纹加工单元的激光铣削加工，并在零件上加工出了形状较复杂的型腔。研究结果表明，采用该方法进行激光铣削所需要的功率比通常的方法低。
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北京时间2022年2月27日11时06分，我国在文昌发射场使用长征八号运载火箭，以“1箭22星”方式，成功将泰景三号01卫星、泰景四号01卫星、海南一号01/02星等共22颗卫星发射升空。本次飞行试验搭载了22颗卫星，创中国一箭多星最高纪录。

本次发射的22颗卫星总计完成12次分离动作，在此过程中，长八火箭宛如跳了一出‘芭蕾’，而22颗星的释放就如‘天女散花’一般。三层式多星分配器从下到上分别由锥形支架、中心承力筒和圆盘平台组成。其中，锥形支架搭载2颗卫星，中心承力筒搭载14颗卫星，圆盘平台搭载6颗卫星，完美将22颗卫星装进整流罩中。

由多个小卫星“拼车”完成的“共享发射”新模式，既可充分发挥火箭能力，又能有效满足市场需求。随着电子元器件和卫星有效载荷技术的快速发展，卫星的功能也越来越强大。重量只有几公斤到几十公斤的微纳卫星、甚至更小的皮卫星就可以完成很多过去只有大卫星才能完成的任务。

长征八号新构型首飞，同时创造了我国“一箭多星”的新纪录，这实在是一件值得骄傲的事！未来，中国航天必将会带来更多惊喜，我们拭目以待！

2022.03

半导体材料发展前景

随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展，对半导体器件的需求日益增长，同时也催生了市场对半导体材料的需求，半导体材料行业迎来快速发展的黄金期。在国家鼓励半导体材料国产化的政策导向下，本土半导体材料厂商不断提升半导体产品技术水平和研发能力，逐渐打破了国外半导体厂商的垄断格局，推进中国半导体材料国产化进程，促进中国半导体材料行业的发展。

数据显示，2017-2019年中国半导体材料市场规模逐年增长，从2017年的76亿美元增长至2020年的94亿美元。据统计，2017-2020年全球62座新投产的晶圆厂中有26座来自中国大陆，占比超过40%，成为增速最快的地区。伴随着5G时代的来临，汽车电动化进程拉动IGBT规模增长。得益于对清洁能源高速增长的需求，IGBT市场规模将持续增长，IGBT市场在2020年的规模为54亿美元，从2020年到2026年将以7.5%的复合年增长率（CAGR）增长，预计2026年市场规模为84亿美元。新能源车应用作为IGBT市场规模的重要增量，2020年市场规模为为5.09亿美元，2020-2026年的复合年增长率为23%，预计2026年新能源车用IGBT市场规模为17亿美元。

随着5G、智慧物联网时代的到来，中国大陆的半导体产业得以在众多领域实现快速与全面布局，正逐步驱使全球半导体产业从韩国、中国台湾向中国大陆转移。目前，我国已经成为最大的半导体市场，并且继续保持最快的增速，预计半导体市场增长将持续带动半导体材料行业快速发展。

2022.07

加工铝碳化硅用哪种数控设备

加工铝碳化硅用哪种数控设备，你知道吗，下面我们一起了解一下吧。

铝碳化硅是一种新型复合材料，它充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势，铝碳化硅的应用前景也会变得越来越广泛，在近几年人们也比较注重于这领域当中。目前在国内生产铝碳化硅雕铣机的厂家虽然是有的，但是还是很少，许多加工企业对于这种铝碳化硅的新型材料接触还是比较少的。其实铝碳化硅雕铣机也是属于数控机床的一种，我们在普通雕铣机的原基础上，经过研发创新的一种可以加工铝碳化硅的专用雕铣机。

铝碳化硅(AlSiC)是铝基碳化硅颗粒增强复合材料的简称，采用的是Al合金作基体，按设计要求，以一定形式、比例和分布状态，用SiC颗粒作增强体，构成有明显界面的多组相复合材料，兼具单一金属不具备的综合优越性能，充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势，具有高导热性、与芯片相匹配的热膨胀系数、密度小、重量轻，以及高硬度和高抗弯强度，成为新一代电子封装材料选择。铝碳化硅封装材料满足了封装的轻便化、高密度化等要求，适用于航空、航天、高铁及微波等领域，是解决热学管理问题的先选材料，其可为各种微波和微电子以及功率器件、光电器件的封装与组装提供所需的热管理，新材料的铝碳化硅的应用也因此具有很大的市场潜力。

如果想要对铝碳化硅进行精密加工，选择是选用铝碳化硅专用雕铣机。也并不是说普通雕铣机就不可以加工铝碳化硅，但是使用普通雕铣机的机床防护性能比较差，而在加工铝碳化硅过程中会产生大量粉尘容易进入机床导轨和丝杆，导致加工精度下滑，也容易导致减少机床的使用寿命。那为什么选择是选用铝碳化硅专用雕铣机呢？因为铝碳化硅雕铣机具备了优异的机床防护性能，Y轴采用的是盔甲防护罩+风琴防护罩，有效防止在加工铝碳化硅过程中的粉尘进入机床导轨以及丝杠内部；并且我们还优化了机床铸件的结构，将机床在运行过程中产生的振动降到低，确保铝碳化硅的加工精度更高。

铝碳化硅结合了碳化硅陶瓷和金属铝综合优越性能，成为新一代电子封装材料中选择。目前这种铝碳化硅的新型材料现在有越来越多的人们知道，用途逐渐的被开发出来，新材料的铝碳化硅的应用也因此具有很大的市场潜力，而作为铝碳化硅的专用雕铣机：铝碳化硅雕铣机也会具有很大的市场潜力。

以上是加工铝碳化硅用哪种数控设备的介绍，提供大家参考。

2022.07

AlSic有哪些性能特点

AlSiC即铝碳化硅，是铝基碳化硅颗粒增强复合材料的简称，业内又称碳化硅铝或“奥赛克”。根据碳化硅的含量分为低体积分数、中体积分数和高体积分数，其中电子材料应用以高体积分数为主。电子封装中常用的有AlSiC7、AlSiC8系列。你了解多少，下面一起了解一下吧。

■ AlSiC具有高导热率（180～240W/mK）和可调的热膨胀系数（6.5～9.5×10-6/K），因此一方面AlSiC的热膨胀系数与半导体芯片和陶瓷基片实现良好的匹配，能够防止疲劳失效的产生，甚至可以将功率芯片直接安装到AlSiC基板上；另一方面AlSiC的热导率是可伐合金的十倍，芯片产生的热量可以及时散发。这样，整个元器件的可靠性和稳定性大大提高。

■ AlSiC是复合材料，其热膨胀系数等性能可通过改变其组成而加以调整，因此产品可按用户的具体要求而灵活地设计，能够真正地做到量体裁衣，这是传统的金属材料或陶瓷材料无法做到的。

■ AlSiC的密度与铝相当，比铜和Kovar轻得多，还不到Cu/W的五分之一，特别适合于便携式器件、航空航天和其他对重量敏感领域的应用。

■ AlSiC的比刚度（刚度除以密度）是所有电子材料中比较高的：是铝的3倍，是W-Cu和Kovar的5倍，是铜的25倍，另外AlSiC的抗震性比陶瓷好，因此是恶劣环境（震动较大，如航天、汽车等领域）下的首选材料。

■ AlSiC可以大批量加工，但加工的工艺取决于碳化硅的含量，可以用电火花、金刚石、激光等加工。

■ AlSiC可以镀镍、金、锡等，表面也可以进行阳极氧化处理。

■ 金属化的陶瓷基片可以钎焊到镀好的AlSiC基板上，用粘结剂、树脂可以将印制电路板芯与AlSiC粘合。

■ AlSiC本身具有较好的气密性。但是，与金属或陶瓷封装后的气密性取决于合适的镀层和焊接。

■ AlSiC的物理性能及力学性能都是各向同性的。

以上是AlSic有哪些性能特点的介绍，提供大家参考。