(高清版)GBT 41736-2022 高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料

高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料2022-10-12发布国家标准化管理委员会I本文件按照GB/T1.1—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/TC572)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。1高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料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/T1173—2013铸造铝合金GB/T1423—1996贵金属及其合金密度的测试方法GB/T1804—2000一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差GB/T3045—2017普通磨料碳化硅化学分析方法GB/T3048.2—2007电线电缆电性能试验方法第2部分：金属材料电阳率试验GB/T3190—2020变形铝及铝合金化学成分GB/T5593—2015电子元器件结构陶瓷材料GB/T7999铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T20975(所有部分)铝及铝合金化学分析方法GB/T22588—2008闪光法测量热扩散系数或导热系数GB/T32496—2016金属基复合材料增强体体积含量试验方法图像分析法GJB332A—2004固体材料线膨胀系数测试方法GJB548A—1996微电子器件试验方法和程序HB/Z60—1996X射线照相检验HB963—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。铝基复合材料aluminummatrixcomposites在纯铝或铝合金基体中引入或(和)自生增强体的复合材料。高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料highvolumefractionSiCparticulatealuminummatrixcom-posites碳化硅颗粒的体积分数大于45%的铝基复合材料。2不易用普通分离方法再分的、组成粉末的单个体。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。内部冶金质量internalmetallurgical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/×××—DZ777.0～<8.0SiCp/×××—DZ888.0～9.6精密仪器SiCp/×××—JY888.0～<9.6SiCp/×××—JY109.6～11.2—线膨胀系数代号—DZ或JY之一—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材料的一般要求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%。35.1.2铝合金基体的化学成分和杂质的允许含量应符合GB/T1173—2013或GB/T3190—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)线膨胀系数电阻率弯曲强度MPa致密性Pa·m³/sSiCp/×××—DZ7°<3.057.0～<8.0≤1×10-9SiCp/×××—DZ8°52～<62<2.978.0～9.6≤1×10-9SiCp/×××—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%密度热导率W/(m·K)线膨胀系数弯曲强度弯曲模量SiCp/×××—JY8SiCp/×××-JY105.3坯锭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。SiCp/×××-JY8,SiCp/×××-JY10应符合HB963—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试验方法试样经线切割切取、研磨后，表面粗糙度(Ra)的最大值为6.3μm,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/T1804—2000中精密等级的规定。4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77mm×mm6.2化学成分铝合金基体化学成分的检验方法按GB/T20975(所有部分)或GB/T7999的规定执行。当分析结6.3SiC颗粒体积分数按GB/T32496—2016规定的方法测定。6.4SiC颗粒纯度按GB/T3045—2017规定的方法测定。6.5密度按GB/T1423—1996规定的方法测定。6.6热导率按GB/T22588—2008规定的方法测定，测试温度为室温6.7线膨胀系数按GJB332A—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/T3048.2—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50mm,三点弯曲试验应采用图1所示的结构。按GB/T5593—2015中5.6规定的方法测定。5GB/T41736—2022标引序号说明：2——夹具；F——施加载荷；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：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);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100Hz。应变片的栅长×栅宽尺寸为弯曲弹性模量按公式(2)计算：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);e——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。66.11致密性在0.4MPa的氦气气氛中保持2h,再置于大气环境中静止30min,但最长停顿时间不超过1h。按GJB548A—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/Z60—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/T8170的规定。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型式检验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—√10SiC颗粒体积分数 √20SiC颗粒纯度 √20密度√√30热导率—√20线膨胀系数√√30电阻率——√30弯曲强度—√61致密性—√6.111坯锭外观质量√√5.3.16.12l07表6精密仪器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型式检验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—√10SiC颗粒体积分数——√20SiC颗粒纯度—√20密度√√30热导率√20线膨胀系数√√30弯曲强度——√61弯曲弹性模量——√6.1061坯锭外观质量√√5.3.16.1210坯锭内部冶金质量—√5.3.26.1310注：“√”表示应检验项目，“—”表示非检验项目。7.2.2型式检验要求有下列情况之一时应进行型式检验：a)工厂首次制造或产品转产生产的试制定型鉴定；b)原材料或工艺有重大改变，可能影响产品性能时；c)产品停产超过半年再恢复生产时；d)正常生产达到两年时进行一次检验；e)出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；f)质量监督机构提出进行型式检验时。7.2.3受检样品数受检样品应为一块复合材料坯锭，试样在该坯锭上切取，切取的部位应在坯锭原始表面3mm以下，受检样品的数量应符合表5和表6的规定。受检样品的不合格品数不大于表5和表6的规定，则该批产品合格。当检测结果不符合要求时，允许从抽取的样品中取双倍试样对不符合要求的项目进行复验。复验结果仍不符合要求，则判定检验不合格。7.3组批规则同批原材料、在相同工艺条件下连续生产的高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料为一批。注：连续生产界定为生产过程中时间间断不超过30d,人员设