{| class="wikitable" align="right"|-| style="background: #FF2400" align= center| '''<big> 热冲击 是指由于急剧加热或冷却，使物体在较短 </big>'''|-|<center><img src=https://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20200226/6671eb771c5349379f32d3d1fc9e8f50.jpeg width="300"></center><small>[https://image.baidu.com/search/detail?ct=503316480&z=0&ipn=d&word=%E7%83%AD%E5%86%B2%E5%87%BB&step_word=&hs=0&pn=77&spn=0&di=7207123747399008257&pi=0&rn=1&tn=baiduimagedetail&is=0%2C0&istype=0&ie=utf-8&oe=utf-8&in=&cl=2&lm=-1&st=undefined&cs=8998105%2C3983552607&os=673027791%2C1033589139&simid=171907218%2C860363366&adpicid=0&lpn=0&ln=1723&fr=&fmq=1680218419255_R&fm=&ic=undefined&s=undefined&hd=undefined&latest=undefined&copyright=undefined&se=&sme=&tab=0&width=undefined&height=undefined&face=undefined&ist=&jit=&cg=&bdtype=0&oriquery=&objurl=https%3A%2F%2F5b0988e595225.cdn.sohucs.com%2Fimages%2F20200226%2F6671eb771c5349379f32d3d1fc9e8f50.jpeg&fromurl=ippr_z2C%24qAzdH3FAzdH3Fooo_z%26e3Bf5i7_z%26e3Bv54AzdH3FwAzdH3Fn0cl8n0am_9mmb0a&gsm=3c&rpstart=0&rpnum=0&islist=&querylist=&nojc=undefined&dyTabStr=MCwzLDEsNiwyLDQsNSw3LDgsOQ%3D%3D 来自 呢图网 的 时间内产生大量的热交换，温度发生剧烈的变化时，该物体就要产生冲击热应力，这种现象称为热冲击。金属材料受到急剧的加热和冷却时，其内部将产生很大的温差，从而引起很大的冲击热应力，这种现象称为热冲击。一次大的热冲击，产生的热应力能超过材料的屈服极限，而导致金属部件的损坏。图片]</small>|-| style="background: #FF2400" align= center| '''<big></big>'''

特点急剧加 中文名； 热 或冷却冲击

属性钢铁加工外文名；Thermal shock

用途重工业特点；急剧加热或冷却

学科冶金 属性；钢铁加 工 程

目录1简介2金刚石/铜复合材料微观形貌3热冲击对金刚石/铜复合材料热导率的影响4热冲击对金刚石热膨胀系数的影响5总结折叠编辑本段简介在过去的几十年里，微电子集成技术的迅速发展导致微电子器件的集成度和运行速度的显著增加，在可预见的未来也将继续发展下去。随着电子设备的功率密度的不断增长，设备功耗也越来越大，这必然会导致元器件核心部件的发热量大大增加。芯片的发热问题直接关系到微电子器件的可靠性，在半导体器件中，温度每升高18 ℃，失效的可能性就增加2 ~ 3 倍，而先进热管理材料的发展，正是解决这一问题的有效 用 途 径之一。先进热管理材料需要具备有高热导率，同时为了保证组件焊接的可靠性，应最大限度的减小热应力，因此热管理材料还需要具有半导体材料相匹配的热膨胀系数。；重工业

金刚石/铜复合材料作为最新一代的热管理材料，由高热导率、低膨胀的金刚石和导热性能良好的铜制成的互不固溶且能发挥各个组元特性的复合材料，在热管理和电子封装领域潜力巨大。早在1995 年，美国Sun Microsystems 公司与LawrenceLivermore 国家实验室联合开发了金刚石/铜复合材料，称之为Dymalloy。在随后的十多年里， 学 者们的主要研究重点是在制备方法，如Yoshida Katsuhito等利用高温高压，Schubert 等选用脉冲放电等离子烧结，Hanada 等则用粉末 科； 冶金 的方法制备，都成功获得了不同性能的金刚石/铜复合材料。张习敏等主要研究了界面结合状态对材料的热导率影响。韩媛媛等则通过在金刚石中部分掺杂SiC 颗粒，对微观结构和性能的变化进行了探讨。随着金刚石/铜复合材料逐步开始应用到实际当中，对金刚石/铜复合材料自身的热学稳定性提出了更高的要求。工程|}

金刚石/铜复合材料制备过程中存在着残余应力 '''热冲击'''是指由于急剧加热或冷却 ，使 用过程中 物体在较短的时间内产生大量的热交换 ， 工作 [[ 温度 会不断 ]]发生剧烈的 变化 时 ， 在加 该物体就要产生冲击 热 和冷却过程中 应力 ， 由于二者的 这种现象称为 热 膨胀系数存在较大的差距( 铜合金16 × 10-6 K-1 ; 冲击。 金 刚石1.35 × 10- 6K-1 ) ，从而 属 材料 自由膨胀或收缩 受到 约束 急剧的加热和冷却时 ， 其 内部 会 将 产生 很大的温差，从而引起很大的冲击 热应力 ，这种现象称为热冲击 。 一次大的热冲击，产生的 热应力 随温度的反复变化，可 能 会引起 超过[[ 材料 性能不断下降 ]]的屈服极限 ， 最终将 而 导致 金属部件的损坏。<ref>[http://www.xuexila.com/baikezhishi/1697998.html 什么是 热 疲劳失效。冲击_产生的原因 ] ， 360搜索， 2016年10月21日 </ref>

Parry ==简介== 等 在 研究中 过去的几十年里，微电子集成技术的迅速 发 现，当元 展导致微电子 器件 处于静态温 的集成度和运行速 度 环境中 的 时候 显著[[增加]] ， 并 在可预见的未来也将继续发展下去。随着电子设备的功率密度的 不 容易造成 断增长，设备功耗也越来越大，这必然会导致 元 器件核心部件的发热量大大增加。芯片的发热问题直接关系到微电子 器件的 损害 可靠性 ， 当环境 在半导体器件 中 ， 温度 出现变化时 每升高18 ℃ ， 材料 失效的 可能 发生热疲劳损耗，器件的损坏几率才会 性就 增 加 加2 ~ 3 倍 ，而 这与温度循环振幅、温度梯度、 先进热管理 材料 匹配度息息相关 的发展，正是解决这一问题的有效途径之一 。 采用压力浸渗和超高压的两种制备方法制备金刚石/铜复合 [[先进]]热管理 材料 需要具备有高热导率 ， 选用 同时为 了 空气介质法和液体介质法 保证组件焊接的可靠性，应最大限度的减小热应力 ， 通过 因此 热 管理材料还需要具有半 导 率和 体材料相匹配的 热膨胀系数 两个重要的热学性能指标，来评价材料的抗高低温极值交替冲击的能力，为其进一步研究和应用提供科学依据 。

折叠编辑本段 金刚石/铜复合材料 微观形貌 作为最新一代的热管理材料， 由 于 高热导率、低膨胀的金刚石和导热性能良好的铜 制 备方法与合金 成 分 的 互 不 同，3 固溶且能发挥各个组元特性的复合材料，在热管理和电子封装领域潜力巨大。早在1995 年，美国Sun Microsystems 公司与LawrenceLivermore 种 国家实验室联合开发了[[金刚石]]/铜 复合材料 ，称之为Dymalloy。在随后 的 断口也展现 十多年里，学者们的主要研究重点是在制备方法，如Yoshida Katsuhito等利用高温高压，Schubert 等选用脉冲放电等离子烧结，Hanada 等则用粉末冶金的方法制备，都成功获得 了不同 性能 的 形貌。由于 金刚石 与 / 铜 间润湿性差且不反应，Dia /Cu 中 复合材料。张习敏等主要研究了界面结合状态对材料 的 热导率影响。韩媛媛等则通过在 金刚石 表面比较干净，与基体间存在着一定的缝隙 中部分掺杂SiC 颗粒 ， 对微观 结 合 构和性能 的 并不好 变化进行了探讨 。 大部分 随着 金刚石 整颗从 / 铜 基体 复合[[材料]]逐步开始应用到实际当 中 剥离 ， 依然保持原有完整的晶形，表明 对 金刚石 与基体的结 /铜复 合 力小于金刚石 材料 自身的 强度，界面为整个材料 热学稳定性提出了更高 的 薄弱环节，受力时首先从界面处断开 要求 。

而在Cu 基体中添加容易与 金刚石 反 /铜复合材料制备过程中存在着残余 应 的Cr 力 ， 则可以 使 得界面结 用过程中，工作温度会不断变化，在加热和冷却过程中，由于二者的热[[膨胀]]系数存在较大的差距( 铜 合 强 金16 × 10-6 K-1 ; 金刚石1.35 × 10- 6K-1 ) ，从而材料自由膨胀或收缩受到约束，内部会产生热应力。热应力随温 度 得到明显 的 改善 反复[[变化]]，可能会引起材料性能不断下降，最终将导致热疲劳失效 。

Parry 等在研究中发现，当元器件处于静态温度环境中的[[时候]]，并不容易造成元器件的损害，当环境中温度出现变化时，材料可能发生热疲劳损耗，器件的损坏几率才会增加，而这与温度循环振幅、温度梯度、材料匹配度息息相关。采用压力浸渗和超高压的两种制备方法制备金刚石/铜复合材料，选用了空气介质法和液体介质法，通过热导率和热膨胀系数两个重要的热学性能指标，来评价材料的抗高低温极值交替冲击的能力，为其进一步研究和应用提供科学依据 。 ==金刚石/铜复合材料微观形貌==由于制备方法与合金成分的不同，3 种复合材料的断口也展现了不同的形貌。由于金刚石与铜间润湿性差且不反应，Dia /Cu 中的金刚石表面比较干净，与基体间存在着一定的缝隙，结合的并不好。大部分金刚石整颗从铜基体中剥离，依然保持原有完整的晶形，表明金刚石与基体的结合力小于金刚石自身的[[强度]]，界面为整个材料的薄弱环节，受力时首先从界面处断开。 而在Cu 基体中添加容易与金刚石反应的Cr，则可以使得界面结合强度得到明显的[[改善]]。 在高温与压力的作用下，Cr 与金刚石发生 [[ 化学反应 ]] ，形成冶金结合， Dia /CuCr 的基体中可以看到与金刚石反应后留下的网状花样。

在4 ~ 6 GPa 的压力作用下，EHVDia/Cu 中的金刚石与基体间结合紧密，金刚石颗粒之间也发生了部分的界面聚晶反应，大部分金刚石发生了 [[ 断裂 ]] ，断口平整，表明界面结合强度得到了很大的提高。

折叠编辑本段 == 热冲击对金刚石/铜复合材料热导率的影响==

用3 组金刚石/铜复合材料在两种热冲击条件 [[ 循环 ]] 前后做热导率对比。由于界面结合较差，Dia /Cu 的初始值仅有459. 1 W·m- 1·K- 1，而界面更好的Dia /CuCr 热导率则达到了529. 7 W·m-1·K-1，超高压制备的EHV-Dia /Cu 更是高达678. 2 W·m- 1·K-1。

在-196 ~ 85 ℃的条件下，冷却介质由气体改为 [[ 液体 ]] ，冲击循环100 周次过后，Dia /Cu 热导率急剧下降34.29%，降至301. 7 W·m - 1·K -1。在极限温度幅度更大，温度变化速率更快的温度冲击下，界面处由于热膨胀失配引起更大的热应力。由于Dia /Cu 在界面结合强度不高，界面间存在缝隙的情况下，界面结合力小于热应力，从而使材料失效。通过添加Cr，与金刚石发生化学反应，改善界面强度后，材料的热导率有了明显的提升。Dia /CuCr 的抗热冲击能力得到了显著的 [[ 加强 ]] ，-196 ~85 ℃的条件100 周次过后，热导率保持在513.6W·m-1·K -1仅下降了3. 04%。在超高压条件下，不仅使金刚石与基体结合紧密，EHV-Dia /Cu 在小范围内发生聚晶反应，部分金刚石与金刚石之间相互连接，增强体连通使得抗热冲击能力进一步增强。在苛刻的-196 ~ 85 ℃的条件下，表现出了良好的稳定性，热导率变化仅为2.36% 。 ==热冲击对金刚石热膨胀系数的影响==热管理材料的另一项重要指标是热膨胀系数，通过调节增强体的体积分数，可以满足不同的需要，与其他材料相匹配。本实验选用的是压力浸渗方法制备的体积分数为60%的金刚石/铜复合材料，经受两种条件下100 周次热冲击考核。Dia /Cu 的初始值要明显大于Dia /CuCr，这是由于Dia /Cu 的界面结合不好，金刚石与基体间存在着[[缝隙]]，使得低膨胀系数的金刚石对高膨胀系数的基体约束力下降。针对界面结合强度较好的材料进行预循环处理，有利于材料的热膨胀系数更加[[稳定]] 。

折叠编辑本段热冲击对金刚石热膨胀系数的影响==总结==1. 热管理材料的另一项重要指标是热膨胀系数，通过调节增 加 强 体的体积分数，可以满足不同的需要，与其他材料相匹配。本实验选用的是压力浸渗方法制备的体积分数为60%的 金刚石/铜复合材料 ，经受两种条件下100 周次热冲击考核。Dia /Cu 的初始值要明显大于Dia /CuCr，这是由于Dia /Cu 的界面结合不好，金刚石与基体间存在着缝隙，使得低膨胀系数的金刚石对高膨胀系数 的 基体约束力下降。针对 界面结合强度 较好的材料进行预循环处理 ，有利于 材料的 获得高[[热导率]]，低 热膨胀系数 更加稳定 的材料 。

2.-55 ~ 125 折叠编辑本段总结1. ℃ 加强金刚石的热冲击条件下，Dia /Cu，Dia /CuCr，EHV-Dia / 铜复合材料 Cu 的 界面结合强度，有利于获得高 热导率 保持良好的[[稳定性]] ， 低热膨胀系数的材料 变化在2. 5%以内 。

23.-55 196 ~ 125 85 ℃ 的热冲击条件下，Dia /Cu ，Dia 由于界面结合力弱，在热应力的作用下热导率急剧下降; 通过添加Cr 元素的Dia /CuCr ，EHV和使用超高压制备的EHV-Dia /Cu ，材料的界面都得到了明显 的 改善，循环后 热导率 保持 下降3% 左右，体现了 良好的 稳定性 抗热[[冲击]]能力 。== 相关视频 ==<center>{{#iDisplay:c031526atz7|480|270|qq}}<center>这绝对不是危言耸听 ， 变化在2. 5%以内。有视频有真相-正热冲击实验</center></center>== 参考资料 ==

3.-196 ~ 85 [[Category:330 ℃的热冲击条件下，Dia /Cu 由于界面结合力弱，在热应力的作用下热导率急剧下降; 通过添加Cr 元素的Dia /CuCr 和使用超高压制备的EHV-Dia /Cu，材料的界面都得到了明显的改善，循环后热导率下降3% 左右，体现了良好的抗热冲击能力 。物理學總論]]