[发明专利]一种泡沫骨架结构增强金属基复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种泡沫骨架结构增强金属基复合材料，其特征在于，所述复合材料包括泡沫骨架、基体材料，所述泡沫骨架选自泡沫金属骨架或泡沫陶瓷骨架或泡沫碳骨架，所述基体材料选自金属材料；

所述泡沫骨架表面设有强化层；所述强化层选自金刚石膜、石墨烯膜、碳纳米管膜、金刚石/石墨烯膜、金刚石/碳纳米管膜、石墨烯/碳纳米管膜、金刚石/石墨烯/碳纳米管膜中的一种；

泡沫骨架衬底清洗、烘干后，先采用电镀、化学镀、化学气相沉积、物理气相沉积中的一种方法在泡沫骨架表面沉积镍、铜、钨、钼、钛、银、铬中的一种或复合金属层，然后，置于纳米晶和微米晶金刚石混合颗粒的悬浊液中，加热至沸腾后，于超声波中震荡、分散均匀，得到网孔中间镶嵌大量纳米晶和微米晶金刚石颗粒的泡沫骨架衬底后，对泡沫骨架采用化学气相沉积在泡沫骨架表面原位生长强化层；沉积过程中在泡沫骨架衬底上施加等离子辅助生长，并通过在衬底底部添加磁场把等离子体约束在泡沫骨架近表面，强化等离子对泡沫骨架表面的轰击，提高化学气相沉积速度并控制沉积物生长方向。

2.根据权利要求1所述的一种泡沫骨架结构增强金属基复合材料，其特征在于，金属基体选自金属铜、铝、镁、银、钛、钴、镍、钨、钼、钽、铌的一种或铜基合金、铝基合金、镁基合金、银基合金、钛基合金、钴基合金、镍基合金、钨基合金、钼基合金、钽基合金、铌基合金中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种泡沫骨架结构增强金属基复合材料，其特征在于，所述泡沫金属骨架选自泡沫镍、泡沫铜、泡沫钛、泡沫钴、泡沫钨、泡沫钼、泡沫铬、泡沫铁镍、泡沫铝中的一种；所述泡沫陶瓷骨架选自泡沫A1₂O₃、泡沫ZrO₂、泡沫SiC、泡沫Si₃N₄、泡沫BN、泡沫B₄C、泡沫AlN、泡沫WC、泡沫Cr₇C₃中的一种。

4.根据权利要求3所述的一种泡沫骨架结构增强金属基复合材料，其特征在于，泡沫孔径为0.01-10mm，孔隙率40-99%，泡沫孔洞均匀分布或随机分布；泡沫骨架为平面结构或三维立体结构。

5.根据权利要求1所述的泡沫骨架结构增强金属基复合材料，其特征在于，强化层中，金刚石/石墨烯膜是指在金刚石表面原位生长石墨烯，且石墨烯垂直于金刚石表面形成石墨烯墙；

金刚石/碳纳米管膜是指在金刚石表面催化生长碳纳米管，且碳纳米管垂直于金刚石表面形成碳纳米管林；

石墨烯/碳纳米管膜是指在石墨烯表面催化生长碳纳米管，且碳纳米管垂直于石墨烯表面形成碳纳米管林；

金刚石/石墨烯/碳纳米管膜是指在金刚石表面原位生长石墨烯后再催化生长碳纳米管林，且石墨烯在金刚石表面铺展成膜，碳纳米管垂直于金刚石和石墨烯表面形成碳纳米管林。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的泡沫骨架结构增强金属基复合材料，其特征在于，基体材料中还添加有强化颗粒，强化颗粒选自高导热颗粒、超硬耐磨颗粒、导电颗粒中的至少一种；所述高导热颗粒选自金刚石粉、石墨烯、碳纳米管、石墨烯包覆金刚石微球、碳纳米管包覆金刚石微球、碳纳米管包覆石墨烯中的至少一种；超硬耐磨颗粒选自金刚石粉、SiC、TiC、TiN、AlN、Si₃N₄、Al₂O₃、BN、WC、MoC、Cr₇C₃中的至少一种；导电颗粒选自石墨、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的泡沫骨架结构增强金属基复合材料，其特征在于，复合材料中，各组分的体积百分含量为：基体材料 10-90%，泡沫骨架增强体 5-80%，强化颗粒体积分数 0-30%，各组分体积百分之和为100%。

8.根据权利要求5所述的泡沫骨架结构增强金属基复合材料，其特征在于，在基体中，泡沫骨架以单体增强或多体阵列增强，所述多体阵列增强是指泡沫骨架以层片状平行分布或以柱状平行分布于基体中。