1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着电子行业的不断发展和信息革命的进行，半导体器件和电路不断向高功率、高集成度、小型化的方向发展。根据热力学第二定律可知，尺寸越小的电子器件放置电子元器件越多，其热流密度越大，从而对现代热管理材料的热学性能要求更高。因此，对于现在高集成化的电子元器件而言，选择一种高热导率的封装材料是十分重要的，尤其是国防军事工业中的激光二极管等大功率器件以及民用的led照明等，都对散热提出了很高的要求。

金刚石/铜基复合材料兼具金刚石的高热导低热膨胀和cu的可加工塑性，且性能可控，被认为是理想的下一代电子封装材料，在国内外掀起了研究浪潮。美国劳伦斯利弗莫尔实验室与太阳微系统公司在1995年率先研制出名为dymalloy的金刚石/铜基复合材料，该材料的热导率高达420w·m^-1·1^-1，热膨胀系数为5.48~6.5ppm/k，是十分优异的电子封装材料，但其复杂的合成工艺和较高的成本限制了其大规模运用。此后，在美国、日本、德国和奥地利等国先后掀起了研究金刚石/铜基复合材料的热潮。日本somitomoelectric industrise(sei)公司于2002年研发了热导率高达600 w·m^-1·1^-1的金刚石/铜基复合材料。2008 年，俄罗斯 e．a．ekimov等人研究了高温高压烧结制备金刚石/铜复合材料的热导率。该复合材料中铜体积分数仅为 5～7 %，以黏接剂的形式附着，导热率最高可达 900 w/(m·k)，但制备条件苛刻且试样形状单一，无法很好地满足实际用途。近几年，国内在金刚石/铜基复合材料方面的研究也取得了一定的进展。2009年，北京科技大学的张毓隽等采用放电等离子烧结(sps)方法制备出高体积分数的铜/金刚石复合材料,最高热导率为 305 w05复合材料^-1。2010年，北京有色金属研究总院的夏扬等和北京科技大学的郭志猛等采用高温高压烧结工艺制备了金刚石体积分数为 80 %的金刚石 -铜复合材料，当金刚石颗粒直径为 80 μm时,可获得热导率高达 639 w·m^-1·k^-1 的金刚石/铜复合材料。

然而，由于金刚石与铜难以实现良好的润湿，界面结合差，使得热导率的实验值难以达到理论值的水平，界面问题成为了金刚石/铜复合材料研究中的关键问题。引入碳化物中间层是目前认为最有效的改善界面结合的途径，需要指出，引入碳化物层的矛盾之处在于改善界面结合的同时增加了界面热阻， 如何将界面结合力、热导率、活性元素含量三者联系起来，定量给出添加活性元素含量的最佳值，对于得到完美界面具有指导意义。本课题将通过一系列的实验探究金属钨对于金刚石/铜复合材料界面的改善，最终利用放电等离子烧结工艺制备出具备良好界面和热学性能的金刚石/铜复合材料。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的主要内容

（1）以金刚石为原材料，采用熔盐法和化学镀等方法分别制备w/wc@金刚石及cu@w/wc@金刚石复合粉体；

（2）pas烧结制备金刚石/铜基复合材料；

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，对金刚石进行熔盐法及化学镀镀膜及金刚石/铜基复合材料的pas烧结。

第8－11周：采用xrd、fesem、显微硬度、热学试验等测试技术对复合材料的物相、显微结构、热学性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] abyzov a m, kidalov s v, shakhov f m.high thermal conductivity composite of diamond particles with tungsten coatingin a copper matrix for heat sink application[j]. applied thermal engineering,2012, 48: 72-80.

[2] hao h, mo w, lv y, et al. the effect oftrace amount of ti and w on the powder metallurgy process of cu[j]. journal ofalloys and compounds, 2016, 660: 204-207.

[3] abyzov a m, kruszewski m j, ciupiński#321;, et al. diamond–tungsten based coating–coppercomposites with high thermal conductivity produced by pulse plasmasintering[j]. materials amp; design, 2015, 76: 97-109.