GB/T 41736-2022 高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料

　　ICS 77 . 150 . 10 CCS H 61

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 41736—2022

　　高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料

　　High volume fraction SiC particulate aluminum matrix composites

　　2022-10-12 发布 2023-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 41736—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由全国碳纤维标准化技术委员会(SAC/TC 572)归口 。

　　本文件起草单位：江苏省产品质量监督检验研究院、西安明科微电子材料有限公司、北方工业大学、中铝材料应用研究院有限公司。

　　本文件主要起草人：姚强、朱宇宏、王燕、崔岩、路通、朱爱霞、马俊立。

　　Ⅰ

　　GB/T 41736—2022

　　高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料

　　1 范围

　　本文件规定了高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料的分类和标记、技术要求、试验方法、检验规则以及包装、运输、贮存和标志。

　　本文件适用于精密仪器、电子元器件制造用高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T

　　1173—2013

　　铸造铝合金

　　GB/T

　　1423—1996

　　贵金属及其合金密度的测试方法

　　GB/T

　　1804—2000

　　一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差

　　GB/T

　　3045—2017

　　普通磨料 碳化硅化学分析方法

　　GB/T 3048 . 2—2007 电线电缆电性能试验方法 第 2 部分：金属材料电阻率试验

　　GB/T 3190—2020 变形铝及铝合金化学成分

　　GB/T 5593—2015 电子元器件结构陶瓷材料

　　GB/T 7999 铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法

　　GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

　　GB/T 20975(所有部分) 铝及铝合金化学分析方法

　　GB/T 22588—2008 闪光法测量热扩散系数或导热系数

　　GB/T 32496—2016 金属基复合材料增强体体积含量试验方法 图像分析法

　　GJB 332A—2004 固体材料线膨胀系数测试方法

　　GJB 548A—1996 微电子器件试验方法和程序

　　HB/Z 60—1996 X射线照相检验

　　HB 963—2005 铝合金铸件规范

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　铝基复合材料 aluminum matrixcomposites

　　在纯铝或铝合金基体中引入或(和)自生增强体的复合材料。

　　3.2

　　posites(高)体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料 highvolumefractionsicparticulatealuminum matrixcom-

　　碳化硅颗粒的体积分数大于 45%的铝基复合材料。

　　1

　　GB/T 41736—2022

　　3.3

　　颗粒 particle

　　不易用普通分离方法再分的、组成粉末的单个体。

　　3.4

　　坯锭 ingot

　　通过浸渗法、粉末冶金法、挤压铸造法等方法制备的具有一定形状、尺寸和性能的高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料毛坯。

　　3.5

　　内部冶金质量 internalmetallurgicalquality

　　一般不能用肉眼检查出来的坯锭内部状况和达到用户要求的程度。

　　注：包括坯锭内部的孔洞、裂纹、夹杂物等缺陷。 检查坯锭的内部冶金质量，用无损探伤、金相检查等方法。

　　4 分类和标记

　　4 . 1 分类

　　按用途和性能分为两大类 4 个牌号，详见表 1 。

　　表 1 高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料分类

　　用途

　　牌号

　　线膨胀系数代号

　　线膨胀系数

　　电子元器件制造

　　SiCp/ × × × —DZ7

　　7

　　7 . 0~<8 . 0

　　SiCp/ × × × —DZ8

　　8

　　8 . 0~9 . 6

　　精密仪器

　　SiCp/ × × × —JY8

　　8

　　8 . 0~<9 . 6

　　SiCp/ × × × —JY10

　　10

　　9 . 6~11 . 2

　　4 . 2 标记

　　产品按铝合金基体化学成分、产品用途和线膨胀性能标记，标记为 SiCp/× × × — □△。

　　2

　　SiCp/×××— □ △

　　l

　　l

　　l

　　l

　　l

　　l

　　l

　　l

　　

　　l

　　l

　　l

　　l l———————— 线膨胀系数代号

　　l

　　l

　　l

　　l

　　l——————————DZ或 JY 之一

　　l—————————————铝合金代号

　　l————————————————碳化硅颗粒代号

　　示例：基体铝合金牌号为 ZL101,线膨胀系数代号为 8,用于电子元器件制造的高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料

　　标记为 SiCp/ZL101—DZ8。

　　5 技术要求

　　5 . 1 材料的-般要求

　　5 . 1 . 1 对于电子元器件制造用高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料中使用的 SiC 颗粒，纯度应不低于98%;对于精密仪器用高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料中使用的 SiC颗粒，纯度应不低于 96%。

　　GB/T 41736—2022

　　5 . 1 . 2 铝合金基体的化学成分和杂质的允许含量应符合 GB/T 1173—2013 或 GB/T 3190—2020 的规定。

　　5 . 2 材料的物理与力学性能

　　电子元器件制造用高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料的物理与力学性能应符合表 2 的规定，精密仪器用高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料的物理与力学性能应符合表 3 的规定。

　　表 2 电子元器件制造用高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料的物理与力学性能

　　牌号

　　SiC颗粒体积分数

　　%

　　密度

　　g/cm3

　　热导率

　　W/(m · K)

　　线膨胀系数

　　10-6 /℃

　　电阻率

　　μΩ · cm

　　弯曲强度MPa

　　致密性 Pa · m3 / s

　　SiCp/ × × × —DZ7a

　　≥62

　　<3 . 05

　　≥180

　　7 . 0~<8 . 0

　　<30

　　≥320

　　≤1 × 10- 9

　　SiCp/ × × × —DZ8a

　　52~<62

　　<2 . 97

　　≥180

　　8 . 0~9 . 6

　　<30

　　≥320

　　≤1 × 10- 9

　　a SiCp/× × × —DZ7、SiCp/× × × —DZ8 经高压氦气吸附试验后，通过漏气速率表征致密性。

　　表 3 精密仪器用高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料的物理与力学性能

　　牌号

　　SiC颗粒体积分数

　　%

　　密度

　　g/cm3

　　热导率

　　W/(m · K)

　　线膨胀系数

　　10-6 /℃

　　弯曲强度MPa

　　弯曲模量GPa

　　SiCp/ × × × —JY8

　　≥52

　　<3 . 00

　　≥160

　　8 . 0~<9 . 6

　　≥360

　　≥180

　　SiCp/ × × × —JY10

　　46~<52

　　<2 . 93

　　≥160

　　9 . 6~11 . 2

　　≥320

　　≥170

　　5 . 3 坯锭质量

　　5 . 3 . 1 外观质量

　　坯锭表面应整洁，不应有霉斑及外来夹杂物，无肉眼可见的未复合区域或裂纹。

　　5 . 3 . 2 内部冶金质量

　　SiCp/× × × —JY8, SiCp/× × × —JY10 应符合 HB 963—2005 规定的航空 Ⅱ类铸件的要求，有特

　　殊要求时由供需双方协商确定合格级别。

　　6 试验方法

　　6 . 1 试样

　　试样经线切割切取、研磨后，表面粗糙度(Ra)的最大值为 6 . 3 μm,试样形状、尺寸应符合表 4 的规定 。试样尺寸公差应符合相关方法标准或 GB/T 1804—2000 中精密等级的规定。

　　3

　　GB/T 41736—2022

　　表 4 试样形状和尺寸

　　检验项 目

　　密度

　　热导率

　　线膨胀系数

　　电阻率

　　弯曲强度

　　弯曲弹性模量

　　致密性

　　试样形状

　　长方体或圆柱体

　　圆柱体

　　长方体

　　圆柱体

　　长方体

　　长方体

　　圆柱体

　　规格尺寸

　　体积不小于0 . 5 cm3

　　φ10 mm×

　　3 mm 或

　　φ12.7 mm×

　　3 mm

　　5 mm×

　　10 mm×

　　65 mm

　　φ4 mm×

　　50 mm

　　7 mm×

　　7 mm×

　　65 mm

　　7 mm×

　　7 mm×

　　65 mm

　　φ10 mm×

　　3 mm

　　6 . 2 化学成分

　　铝合金基体化学成分的检验方法按 GB/T 20975(所有部分)或 GB/T 7999 的规定执行。 当分析结果有争议时，应按 GB/T 20975 进行仲裁。

　　6 . 3 sic颗粒体积分数

　　按 GB/T 32496—2016 规定的方法测定。

　　6 . 4 sic颗粒纯度

　　按 GB/T 3045—2017 规定的方法测定。

　　6 . 5 密度

　　按 GB/T 1423—1996 规定的方法测定。

　　6 . 6 热导率

　　按 GB/T 22588—2008 规定的方法测定，测试温度为室温。

　　6 . 7 线膨胀系数

　　按 GJB 332A—2004 规定的方法测定。 起始测试温度(25±5)℃ ,终止测试温度 100 ℃ 。

　　6 . 8 电阻率

　　按 GB/T 3048 . 2—2007 规定的方法测定。

　　6 . 9 弯曲强度

　　采用三 点 弯 曲 法 进 行 测 量，跨 距(L)为 50 mm, 三 点 弯 曲 试 验 应 采 用 图 1 所 示 的 结 构。 按GB/T 5593—2015 中 5 . 6 规定的方法测定。

　　4

　　GB/T 41736—2022

　　标引序号说明：

　　1 — 压头;

　　2 — 夹具;

　　F— 施加载荷; L— 跨距;

　　h—厚度;

　　b—宽度。

　　图 1 弯曲强度测试结构示意图

　　弯曲强度按公式(1)计算：

　　…………………………( 1 )

　　式中：

　　σ —弯曲强度，单位为兆帕(MPa) ;

　　F— 试样断裂时的施加载荷，单位为牛顿(N) ;

　　L—跨距，单位为毫米(mm) ;

　　b—宽度，单位为毫米(mm) ;

　　h—厚度，单位为毫米(mm) 。

　　6 . 10 弯曲弹性模量

　　通过在弯曲强度试样上贴电阻应变片，获得载荷-应变曲线的方法测定材料的弯曲弹性模量。 应变片应粘贴在试样拉伸面中点位置，且保证该位置在放置试样时位于夹具两支座的跨距中央。 复合材料加载过程中的应变量采用高速应变仪进行测量，采样频率应大于 100 Hz。 应变片的栅长 ×栅宽尺寸为

　　3 mm×2 mm, 电阻值为 119.9 Ω±0.1 Ω,灵敏度系数为 2.08±1。

　　弯曲弹性模量按公式(2)计算：

　　E …………………………( 2 )

　　式中：

　　E —弯曲弹性模量，单位为吉帕(GPa) ;

　　F — 试样断裂时的施加载荷，单位为牛顿(N) ;

　　L —跨距，单位为毫米(mm) ;

　　b —宽度，单位为毫米(mm) ;

　　h —厚度，单位为毫米(mm) ;

　　ε —与 F 对应的受拉面的中心的应变增量。

　　计算结果保留 3 位有效数字。

　　5

　　GB/T 41736—2022

　　6 . 1 1 致密性

　　在 0 . 4 MPa 的氦气气氛中保持 2 h,再置于大气环境中静止 30 min,但最长停顿时间不超过 1 h。按 GJB 548A—1996 中方法 1014 的规定进行检测。 有特殊要求时按协议合同执行。

　　6 . 12 坯锭外观质量

　　目视检查。

　　6 . 13 坯锭内部冶金质量

　　按 HB/Z 60—1996 规定的方法测定。

　　6 . 14 试验结果数值的修约

　　当测 得 的 性 能 数 值 遇 界 限 值 时，允 许 按 本 文 件 规 定 的 有 效 位 数 进 行 修 约，数 值 修 约 应 符 合GB/T 8170的规定。

　　7 检验规则

　　7 . 1 检验分类

　　本文件规定的检验分类如下：

　　a) 出厂检验，

　　b ) 型式检验。

　　7 . 2 检验项目

　　7 . 2 . 1 电子元器件制造用高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料的检验项 目及样品数量应符合表 5 的规定。 精密仪器用高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料的检验项目及样品数量应符合表 6 的规定。

　　表 5 电子元器件制造用高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料检验项目及样品数量

　　检验项 目

　　出厂检验项 目

　　型式检验项 目

　　要求的

　　章条号

　　试验方法的章条号

　　受检样品数

　　允许不合格品数

　　化学成分

　　—

　　√

　　5.1

　　6.2

　　1

　　0

　　SiC颗粒体积分数

　　—

　　√

　　5.2

　　6.3

　　2

　　0

　　SiC颗粒纯度

　　—

　　√

　　5.1

　　6.4

　　2

　　0

　　密度

　　√

　　√

　　5.2

　　6.5

　　3

　　0

　　热导率

　　—

　　√

　　5.2

　　6.6

　　2

　　0

　　线膨胀系数

　　√

　　√

　　5.2

　　6.7

　　3

　　0

　　电阻率

　　—

　　√

　　5.2

　　6.8

　　3

　　0

　　弯曲强度

　　—

　　√

　　5.2

　　6.9

　　6

　　1

　　致密性

　　—

　　√

　　5.2

　　6 .11

　　10

　　1

　　坯锭外观质量

　　√

　　√

　　5.3.1

　　6 .12

　　1

　　0

　　注：“√ ”表示必检验项 目，“—”表示非检验项 目 。

　　6