故事

金刚石/铝复合材料的三束切割界面表征

含有异质组分的新材料的微观结构极难研究。由于机械抛光通常不能使表面光滑,一种新的离子束切割技术已被证明是非常有效的。在这篇文章中,一种新的三离子束(TIB)切割技术用于清洁的金刚石/铝复合材料金相制备的适用性将被描述。

随着众多电子仪器的出现,开发新的材料来对抗热膨胀和有效地排出电子元件的热量以达到最佳性能已迫在眉睫。近年来,金刚石颗粒增强铝基复合材料(即金刚石/铝)的研制取得了良好的导热性能。然而,材料的非均质性使得显微组织的研究极为困难。因此,迫切需要一种创新的制备方法来制备这种异质材料。接下来,将描述一种新型三离子束(TIB)切割技术在清洁金相制备金刚石/Al复合材料中的适用性。

作者

主题和标签

三束入射离子束的优点

使用铝粉作为基体材料。采用平均粒径分别为30和200nm的人造金刚石颗粒制备了两组金刚石/铝复合材料。为了突出TIB切割的效率,使用金刚石颗粒研磨聚合物膜在三脚架抛光机上进行标准机械抛光。另外,新的TIB技术通过使用徕卡EM TIC 3XTIB斜面切割机可实现高质量的表面精加工。而不是一束离子束的徕卡相对长度单位TIC 3X使用三束入射离子束,它们在掩模的中心边缘相交,形成100°的铣削扇形(图1)。在铣削过程中,样品保持不动,这与其他一些方法中的惯常振荡相反,因此样品和工作台之间的热传递比振荡样品要好得多。所附的双筒望远镜允许实时观察以控制铣削时间,直到获得包含金刚石/铝界面的平坦表面。

图1:a)钛离子铣削示意图;b) 徕卡标准样品架照片相对长度单位本工程中使用的TIC 3X仪器。在a)中,1:样品,2:掩模,3:样品表面,4:离子束交叉点,5:感兴趣区域,6:观察方向和J1,J2和J3:离子束。

三重离子束技术提供光滑的表面

金刚石和铝的硬度差异很大,形成了一个不均匀的表面,尽管反复抛光,最终粗糙度仍保持在5–15纳米左右。机械抛光的主要缺点是由于固有的材料特性导致表面不均匀,表面污染主要是由于使用聚合物片材导致的,这可能导致错误的结论EDX分析和不均匀表面渲染撒小谎首选选址的准备工作困难。因此,这样的表面在质量上甚至不适合进行金相研究。相比之下,TIB制备的样品表面相当光滑,甚至显示出铝基体中的晶粒对比度(图2)。

图2:扫描电镜二次电子图像显示a)机械抛光,b)30微米金刚石/铝复合材料的TIB抛光表面和c)b)矩形区域的高倍图像;(d)扫描电镜/EDX界面粒子光谱,e)200微米金刚石/铝复合材料的TIB抛光表面,插图:抛光(箭头所示)和未抛光(双箭头所示)表面概述。a)和b)中的表面相对于通常的水平位置倾斜45°,以显示表面粗糙度。

离子研磨过程中几乎没有伪影

最初,人们怀疑在本研究中测试的TIB方法可能会在离子铣削过程中引入伪影。然而,由于离子入射与制备的样品表面平行,金刚石和Al可以被同样地研磨,这使得样品表面变得平坦和抛光,几乎没有任何制备伪影。

扫描电镜/EDX分析表明,30纳米金刚石/Al样品中的界面颗粒富含Al、O和C,而界面附近Al基体上的O和C含量可以忽略不计。这种存在会对复合材料的整体热性能产生深远的影响。由于目前的工作中没有氧化铝支撑元素,因此2.O3.粒子最可能来自铝2.O3.原始铝粉颗粒上存在的层。

结论

新的TIB技术适用于获得近乎完美和无伪表面的界面表征。制备的表面强烈地减少了不确定性扫描电镜成像和光谱学,并允许表征明确显示亚微米铝2.O3.颗粒和干净的界面,分别存在于30和200金刚石/铝复合材料中。所获得的表面也非常适合通过以下方式进行优先选择:撒小谎进一步TEM刻画

有兴趣知道更多吗?

和我们的专家谈谈。我们很高兴回答您的所有问题和关切。

188金宝搏的网址联系我们

你喜欢个人咨询吗?

  • 188金宝搏的网址徕卡微系统公司。
    莱德巷1700号
    水牛林,伊尔60089 美国
    办公室电话:+1 800 248 0123
    188bet官网1服务电话:1 800 248 0223
    传真:+1 847-236-3009

您将在此处找到更详细的本地联系人列表。188金宝搏的网址