如何用粉末冶金法制作新型材料鋁基碳化硅？
粉末冶金工藝是最常采用的且最早用于制備納米顆粒增強(qiáng)鋁基碳化硅復(fù)合材料的工藝之一。其制備過(guò)程是：先將陶瓷顆粒增強(qiáng)體與鋁合金基體粉末在球磨罐中均勻混合，混合過(guò)程既可以干混也可以在液體環(huán)境下進(jìn)行?；旌虾蟮姆垠w經(jīng)過(guò)冷壓成坯、真空排氣、熱壓燒結(jié)及后續(xù)處理(如擠壓、軋制、熱處理等)制得所需的復(fù)合材料。其過(guò)程示意圖如下。
粉末冶金工藝制備過(guò)程一般在真空或保護(hù)氣氛防護(hù)下進(jìn)行且燒結(jié)溫度低于鋁合金的熔點(diǎn)，從而大大的降低了發(fā)生界面反應(yīng)的可能性。粉末冶金法制備鋁基碳化硅復(fù)合材料可以大范圍調(diào)控陶瓷顆粒的尺寸和含量，而且可以保證納米顆粒增強(qiáng)體在基體中較均勻的分布，減少團(tuán)聚與偏析的出現(xiàn)，從而使復(fù)合材料得到增強(qiáng)。
該方法的缺點(diǎn)則在于材料容易出現(xiàn)氣孔，致密度不高。因此，必須通過(guò)擠壓、軋制或熱處理等工藝進(jìn)行二次處理以改善其致密度及機(jī)械性能。此外，粉末冶金制備工藝比較繁瑣，通常需要密封、真空或者保護(hù)氣氛的工作條件，而且燒結(jié)溫度選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致偏析。
與傳統(tǒng)鋁基碳化硅復(fù)合材料相比，新型鋁基碳化硅復(fù)合材料塑性提升一倍以上，同時(shí)保持高強(qiáng)度、高各向同性、高耐磨性和穩(wěn)定性，可以廣泛用于航空航天制造和汽車機(jī)械業(yè)。
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隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動(dòng)的新計(jì)算時(shí)代的發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體器件的需求日益增長(zhǎng)，同時(shí)也催生了市場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體材料的需求，半導(dǎo)體材料行業(yè)迎來(lái)快速發(fā)展的黃金期。在國(guó)家鼓勵(lì)半導(dǎo)體材料國(guó)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(guó)外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局，推進(jìn)中國(guó)半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)中國(guó)半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示，2017-2019年中國(guó)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模逐年增長(zhǎng)，從2017年的76億美元增長(zhǎng)至2020年的94億美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017-2020年全球62座新投產(chǎn)的晶圓廠中有26座來(lái)自中國(guó)大陸，占比超過(guò)40%，成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時(shí)代的來(lái)臨，汽車電動(dòng)化進(jìn)程拉動(dòng)IGBT規(guī)模增長(zhǎng)。得益于對(duì)清潔能源高速增長(zhǎng)的需求，IGBT市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)，IGBT市場(chǎng)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(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2026年市場(chǎng)規(guī)模為84億美元。新能源車應(yīng)用作為IGBT市場(chǎng)規(guī)模的重要增量，2020年市場(chǎng)規(guī)模為為5.09億美元，2020-2026年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為23%，預(yù)計(jì)2026年新能源車用IGBT市場(chǎng)規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，中國(guó)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(guó)、中國(guó)臺(tái)灣向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移。目前，我國(guó)已經(jīng)成為最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)，并且繼續(xù)保持最快的增速，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)將持續(xù)帶動(dòng)半導(dǎo)體材料行業(yè)快速發(fā)展。
