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。其過程示意圖如下。
粉末冶金工藝制備過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，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)。
該方法的缺點則在于材料容易出現(xiàn)氣孔，致密度不高。因此，必須通過擠壓、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。
