复合材料学报

作者：张祥峰, 国秀花, 宋克兴, 冯江, 林焕然, 王旭,

关键词：TiB₂/Cu复合材料, ANSYS有限元分析, 不同粒径, 热导率, 热膨胀系数,

采用ANSYS对不同粒径TiB₂/Cu复合材料热传导过程进行模拟。采用粉末冶金法制备了不同粒径TiB₂增强的Cu复合材料，采用LINSEIS LFA1600激光导热仪测试了室温至280℃下的TiB₂/Cu复合材料热传导性能变化，并与模拟结果进行对比。结果表明：热导率模拟结果与实验结果吻合较好。在50~200℃之间，复合材料热导率变化不大，在6%~9%范围内波动。200℃之后，模拟值与实验值均呈现出随温度升高而增大的趋势，且吻合度较高。这是由于温度低于200℃时，在模拟过程中未考虑材料界面处两相不同热膨胀系数的影响，导致模拟值与实验值有较大的差异。当温度高于200℃时，模拟值和实验值吻合程度趋于稳定。在200℃时，由于两相热膨胀系数的影响，复合材料内部界面处等效应力大于Cu基体屈服强度，使其发生塑性变形，从而引起热导率发生较大幅度变化。此外，热导率随着TiB₂粒径的增大呈现出先提高后降低的趋势，在10 μm时达到最大。这是由于当颗粒直径小于临界平均直径时，颗粒直径的增大会减少界面数量，从而降低界面热阻。当颗粒直径大于临界平均直径时，平均自由程<i>l</i>的急剧增加导致热导率降低。

来源：2020年第10期

《复合材料学报》期刊编辑部

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