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Thermische Ermüdung von CuB/Diamant-Verbundwerkstoffen

 
: Schubert, T.; Weißgärber, T.; Kieback, B.; Weber, L.; Tavangar, R.

Wielage, B. ; Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. -DGM-, Oberursel; TU Chemnitz:
Verbundwerkstoffe. 18. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde 2011 : 30. März bis 01. April 2011, Chemnitz
Chemnitz: Technische Universität Chemnitz, 2011 (Schriftenreihe Werkstoffe und Werkstofftechnische Anwendungen 41)
ISBN: 978-3-00-033801-4
S.85-90
Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde <18, 2011, Chemnitz>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IFAM, Institutsteil Pulvermetallurgie und Verbundwerkstoffe Dresden ()

Abstract
Zur passiven Kühlung elektronischer Bauteile sind Werkstoffe mit einer möglichst hohen Wärmeleitfähigkeit und einer geringen thermischen Ausdehnung erforderlich. Hierzu wurden Diamant-Verbundwerkstoffe mit einer Kupfer/Bor-Matrix mit B-Gehalten zwischen 0.3 und 2 Masse-% mittels Pulvermetallurgie hergestellt. Diese Verbundwerkstoffe wurden hinsichtlich ihrer Mikrostruktur und der interessierenden Eigenschaften Wärmeleitfähigkeit und thermische Ausdehnung (CTE) untersucht. Darüber hinaus wurde die Entwicklung dieser Eigenschaften nach einem thermischen Zyklieren zwischen -50 und +140 deg C verfolgt. Bei Verwendung der hochleitfähigen Zweitphase Diamant sind Wärmeleitfähigkeiten von über 400 W/mK in Kombination mit einer geringen thermischen Ausdehnung (< 10 ppm/K) realisierbar. Der höchste Wert von ca. 600 W/mK wird bei Bor-Gehalten von etwa 0.5 Masse-% (2.9 Atom-%) erreicht, bei höheren Gehalten sinkt die Wärmeleitfähigkeit wieder ab. Dieser Abfall der Leitfähigkeit kann vermutlich mit einer wachsenden Karbidschichtdicke in Verbindung gebracht werden. Die thermische Zyklierung der Verbundwerkstoffe resultiert in einer nachweisbaren Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung des CTE. Es kann vermutet werden, dass das gebildete Borcarbid keine ausreichende Grenzflächenfestigkeit für das gewählte System erzeugt.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-190074.html