铝基碳化硅的应用领域有哪些？
发布时间：2022-06-27 浏览次数：1514次
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。
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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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。
