[发明专利]大尺寸薄片状金刚石/金属复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种大尺寸薄片状金刚石/金属复合材料的制备方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：

一、采用气压浸渗法制备金刚石/金属复合材料热膨胀试样并测试热膨胀系数；

步骤一所述采用气压浸渗法制备金刚石/金属复合材料热膨胀试样的工艺为：将金刚石颗粒装填至测试模具型腔中并振实，测试模具型腔为圆柱形，将测试模具吊装在气压浸渗炉内上部的提拉杆下端，将盛有基体金属的坩埚置于炉内预制体下方，炉内抽真空，然后在惰性气体保护下升温将基体金属熔化，然后下降提拉杆至测试模具浸没在熔融的液态基体金属内部，进行加压浸渗，最后脱模，得到复合材料热膨胀试样；

进行基体金属熔化时将气压浸渗炉升温至高于基体金属熔点100～300℃；进行加压浸渗时将浸渗炉内的压力以0.5MPa/min加压速率加压至15MPa后保压10min，保压结束后从基体金属内提出测试模具，测试模具在15MPa下保压并随炉冷却；

二、选取成型模具，要求成型模具的热膨胀系数高于步骤一所得热膨胀系数5～20％使得薄片状复合材料制备后冷却过程中模具对制备复合材料产生压应力，能够避免薄片状复合材料损坏，成型模具型腔的尺寸精度和表面粗糙度分别优于复合材料的设计尺寸精度和设计表面粗糙度10％～20％，成型模具上设置有浸渗通道(4)；

三、在成型模具型腔中填充与步骤一相同的金刚石颗粒，成型模具型腔中金刚石颗粒的比例与步骤一热膨胀试样中金刚石颗粒的比例相同，用超声震动对金刚石颗粒进行震实，备用；

四、采用提拉式真空压力浸渗方法浸渗，得到厚度为0.2～0.4mm、最小边长为50mm～150mm的复合材料薄片；

步骤四所述提拉式真空压力浸渗方法的工艺为：①、在浸渗炉内，分别将成型模具和基体金属预热并保温；成型模具预热至温度高于基体金属预热温度5～10％，基体金属预热至温度高于基体金属熔点100～300℃，得到熔融的基体金属；②、将预热后的成型模具浸没在熔融的基体金属内，然后将浸渗炉内的压力以0.5MPa/min加压速率加压至15MPa后保压10min，保压结束后从基体金属内提出成型模具，成型模具在15MPa下保压并随炉冷却，最后脱模；随炉冷却至200℃以下时从炉中取出浸渗成型模具，利用超声震动震开成型模具。

2.根据权利要求1所述的大尺寸薄片状金刚石/金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述金刚石颗粒表面镀有W、Cr、Mo或Ti涂层，涂层厚度为20nm～500nm。

3.根据权利要求1所述的大尺寸薄片状金刚石/金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述基体金属为铝、铝合金、铜、铜合金、银、银合金、金或金合金。

4.根据权利要求1所述的大尺寸薄片状金刚石/金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述金刚石颗粒的体积为测试模具型腔的55～75％。

5.根据权利要求1所述的大尺寸薄片状金刚石/金属复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述成型模具为单体模具或模具阵列，单体模具由盖板(2)和底模(1)构成，底模(1)为槽形，浸渗通道(4)设置在底模(1)的侧壁上；模具阵列由多个单体模具叠加而成。

6.根据权利要求1所述的大尺寸薄片状金刚石/金属复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述成型模具材质为石墨、Al₂O₃陶瓷、ZrO₂陶瓷、AlN陶瓷、B₄C陶瓷或TiO₂陶瓷。