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标题: 美国TTC公司生产的铝碳化硅材料介绍 [打印本页]

作者: 小甜甜 时间: 2011-5-1 08:53
标题: 美国TTC公司生产的铝碳化硅材料介绍
一．铝碳化硅材料性能及生产工艺
TTC公司生产的铝碳化硅材料（AlSiC）, 是一种颗粒增强金属基复合材料，采用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。通过改变SiC的含量，可以对AlSiC材料的机械性能和热性能进行调整（即其性能是可裁剪的），包括热膨胀系数、热导率、硬度、扭曲和抗张强度。
TTC的技术人员经过多年努力，成功的使得PRIMEX? 和 PRIMEX Cast?这两项技术走出了实验室，并成为high-volume工艺的关键部分。例如通过这两项技术生产的AlSiC材料能够满足自动化和微信息处理封装市场的需求，也广泛运用到了军事工业和航空航天工业。
TTC公司的PRIMEX?无压金属渗透工艺，是将多孔SiC预制件放入熔融的铝液中，在毛细管力作用下，铝液会沿颗粒间隙流动自动填充多孔预制件。这种工艺可以生产SiC体积含量在55%到80%的铝碳化硅材料。

PRIMEX无压金属渗透工艺具有如下特点：1.制造工艺灵活经济。
2.所需的生产设备简单，成本低。
3.可以生产高体积比的AlSiC产品。
4.产品没有尺寸和规格的限制。
5.SiC颗粒与Al金属黏合度极好，材料的硬度更强，热性能和结构性能更高。

TTC公司的Primex Cast?复合浇铸工艺，是运用常规的铝浇铸工艺，可以生产SiC体积含量在20%到40%的铝碳化硅材料。
Primex Cast?复合浇铸工艺具有如下特点：
1.使用常规的浇铸工艺，如沙模铸造，拉模铸造，熔模铸造。
2.产品公差控制在标准铸块以内，使用常规的机械加工设备，推荐使用PCD或金刚石切割法工具。

TTC公司的铝碳化硅材料还拥有许多其他的优势：
1.物理和热性能各向同性（均质性）。
2.和绝大多数陶瓷基板材料热膨胀匹配的很好。
3.高硬度（大于钢铁，是铜的10倍）。
4.能被金属处理或表面抛光。

—电镀：Ni，Sn，Cu，Ag，Au，Cd。
—涂层：阳极电镀（anodize），铬化处理涂层（chromate conversion coating），BR-127（epoxy primer）。
二．成功案例
TTC公司生产的铝碳化硅热管理材料和结构材料已经运用到通信卫星，航空航天，军事设备，高性能微信息处理元器件，新一代燃料电池和牵引设备的IGBT能量（功率）转换元件等。
1.功率转换元件。
在1991年初，通用汽车公司生产出来世界上第一辆现代电动汽车——EV1®.在一开始，根据通用汽车的工程师的设计，EV1®使用铜基板的IGBT功率变换器，经测试不能满足汽车对可靠性的要求。最主要的问题是在高功率循环条件下，IGBT的铜基板和陶瓷模架的焊接点存在问题。这一问题会给汽车的动力转换系统带来灾难性的故障。最终，通用汽车公司的工程师选择了TTC公司的铝碳化硅基板，在顺利解决了焊点问题的同时，也满足了元件在热导率和热膨胀系数方面的要求。

1997年，丰田（Toyota）汽车公司生产出世界上第一辆真正意义上的混合动力（电力/汽油）汽车——Toyota Prius®汽车。和EV1®汽车一样，Toyota Prius®的电动系统也是使用IGBT功率元件，为了确保汽车的动力传动系统的可靠性，Toyota同样选择了TTC公司的铝碳化硅基板。

日本铁路新干线700作为世界上最先进的高速客运列车，在设计，速度，舒适度等方面竖立了新的标准。新干线700先进的推进系统在动力转换方面使用了世界上最先进的设计，也同样使用了TTC公司的铝碳化硅IGBT基板，为该系统提供了更长时间的可靠性，更高的热性能。

2．通信方面。

The Iridium system （铱星系统）是世界上由非政府组织——Motorola公司发射的最雄心心勃勃的通讯系统。通过该系统，客户可以在世界上任何地方进行无线电通信。该系统由66颗低地球轨道（LEO）卫星组成。由于需要使用许多不同种类的印刷电路板（PWB）材料，Motorola的工程师们最终选择了TTC公司的铝碳化硅PWB内核，在卫星发射过程中，可以将震动压力降至最低，同时通过有效的温度控制，在卫星围绕地球运转的过程中，确保了卫星系统长时间的可靠性。

3．军事和航空航天方面。
F-22 Raptor(F22猛禽战斗机)是美国空军最新一代的空中优势战斗机，通过利用隐形，速度，最先进的武器和电子反制措施等方面的优势，F-22拥有First—shoot，First—kill的能力。在F-22的许多关键系统都是使用的TTC公司的铝碳化硅元件，包括fly-by-wire controls，power generation unit，heads-up-display panel，electronic counter-measures array等。

TTC还为美国和其他国家的军用飞机提供铝碳化硅元件，包括EA-6B Prowler（EA-6B徘徊者），F-18 Hornet（F-18大黄蜂），欧洲台风战斗机等。

4．其他。
（拖拽引诱系统），也被称作飞行员和飞机机组人员的生命拯救者。TTC公司的铝碳化硅元件是这个系统中关键的元件。
（外层空间探测器）。在过去的数十年间，TTC公司的铝碳化硅元件被许多外层空间探测器采用。这其中包括火星探险者探测器和土星卡西尼探测器。您可以看到，TTC的产品已经冲出来地球！
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