快速了解強(qiáng)大的顆粒增強(qiáng)鋁基碳化硅復(fù)合材料
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，人們對工程材料的要求也越來越高，更看重其低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度、耐高溫、抗疲勞、抗腐蝕等一系列優(yōu)異的物理力學(xué)性能。顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料便是為了滿足上述要求而產(chǎn)生的。
顆粒增強(qiáng)鋁基碳化硅復(fù)合材料（Si Cp/Al）具有質(zhì)量輕、高比強(qiáng)度、高比模量、低熱膨脹系數(shù)、良好的抗磨損能力等突出的優(yōu)點(diǎn)，各項(xiàng)性能優(yōu)異，很符合大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用要求。憑借其顯著的優(yōu)點(diǎn)，它取代了很多領(lǐng)域的傳統(tǒng)材料，是當(dāng)今制造領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，并應(yīng)用在航天、航空、汽車、光學(xué)精密裝置、以及電子工業(yè)等眾多領(lǐng)域。
硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的增強(qiáng)體顆粒價格低廉，可用常規(guī)方法加工制造。
目前，粉末冶金、擠壓鑄造法、噴射共沉積和攪拌鑄造等是顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的主要制備工藝方法。研究表明，攪拌鑄造是制備大量具有優(yōu)良性能的鋁基復(fù)合材料最為理想的途徑。但采用攪拌鑄造法制備的鋁基復(fù)合材料具有晶粒組織粗大、成分偏析嚴(yán)重、陶瓷顆粒與基體之間容易發(fā)生有害的界面反應(yīng)而削弱界面結(jié)合強(qiáng)度以及在攪拌制備的過程中會卷入大量氣體形成較高的氣孔率等問題。
用鑄造法制備的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料成本最低，摩擦性能也十分優(yōu)異，而熱處理是一種強(qiáng)化顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料摩擦性能的有效方法。
顆粒增強(qiáng)鋁基碳化硅復(fù)合材料的制備工藝多種多樣，但是不同工藝有優(yōu)劣之分，生產(chǎn)能力也不大相同。在制備出性能優(yōu)異的碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料過程中還存在碳化硅顆粒在鋁合金熔體中不穩(wěn)定，與合金熔體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，于界面處生成不穩(wěn)定化合物等問題。今后顆粒增強(qiáng)鋁基碳化硅復(fù)合材料的研究重點(diǎn)便是如何避免在制備過程中發(fā)生的各種不利的界面反應(yīng)以及基體金屬的氧化反應(yīng)。
制備成本過高便是阻礙顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料發(fā)展的另一個主要原因，這使顆粒增強(qiáng)鋁基碳化硅復(fù)合材料更多被應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域，在民用領(lǐng)域的應(yīng)用十分有限。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動的新計算時代的發(fā)展，對半導(dǎo)體器件的需求日益增長，同時也催生了市場對半導(dǎo)體材料的需求，半導(dǎo)體材料行業(yè)迎來快速發(fā)展的黃金期。在國家鼓勵半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化的政策導(dǎo)向下，本土半導(dǎo)體材料廠商不斷提升半導(dǎo)體產(chǎn)品技術(shù)水平和研發(fā)能力，逐漸打破了國外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局，推進(jìn)中國半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)中國半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示，2017-2019年中國半導(dǎo)體材料市場規(guī)模逐年增長，從2017年的76億美元增長至2020年的94億美元。據(jù)統(tǒng)計，2017-2020年全球62座新投產(chǎn)的晶圓廠中有26座來自中國大陸，占比超過40%，成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時代的來臨，汽車電動化進(jìn)程拉動IGBT規(guī)模增長。得益于對清潔能源高速增長的需求，IGBT市場規(guī)模將持續(xù)增長，IGBT市場在2020年的規(guī)模為54億美元，從2020年到2026年將以7.5%的復(fù)合年增長率（CAGR）增長，預(yù)計2026年市場規(guī)模為84億美元。新能源車應(yīng)用作為IGBT市場規(guī)模的重要增量，2020年市場規(guī)模為為5.09億美元，2020-2026年的復(fù)合年增長率為23%，預(yù)計2026年新能源車用IGBT市場規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，中國大陸的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得以在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速與全面布局，正逐步驅(qū)使全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從韓國、中國臺灣向中國大陸轉(zhuǎn)移。目前，我國已經(jīng)成為最大的半導(dǎo)體市場，并且繼續(xù)保持最快的增速，預(yù)計半導(dǎo)體市場增長將持續(xù)帶動半導(dǎo)體材料行業(yè)快速發(fā)展。
