[发明专利]一种互穿结构的金刚石/Al复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种互穿结构的金刚石/Al复合材料的制备方法，属于金刚石复合材料制备领域。主要过程是先将穿孔式金刚石和Al粉以不同比例，不同温度，报童保温时间，同一压力，采用高温高压的方法合成新型金刚石/Al复合材料，该复合材料由于其互相咬合时结合，其硬度和强度都有显著提高，以及其热导率较传统的包覆式结合大大提高。

技术领域

本发明专利涉及金刚石复合材料的制备领域，尤其是一种用于制备互穿结构的金刚石/Al复合材料的方法。

背景技术

随着现代工业的发展，电子元器件的高集成度化与运行速度的不断加快导致了电子元器件单位面积内产生的热量不断增加，若不能及时将热量散除，势将严重威胁设备的安全可靠性能，这就对热管理材料提出了更高的需求。

金刚石的导热性极其优异，金刚石与金属材料复合是未来导热材料的趋势。金刚石的复合材料主要有3种，为别为金刚石金属基复合材料、金刚石陶瓷基复合材料、金刚石树脂基复合材料，其中金属基复合材料主要有铜基和铝基。但是目前为止，金刚石金属基复合材料中金刚石与其他基体的结合方法就是简单的包覆结合，这种结合方式对复合材料来说还需要改进，金刚石与基体互穿式结合将大大提高金刚石复合材料的优异性能。

发明内容

本发明的目的是：提供一种互穿结构的金刚石/Al复合材料的制备方法。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

a、金刚石与Al粉共混，具体过程为：将一定质量分数的带有孔洞结构的金刚石与一定质量分数的Al粉混合均匀；

b、混合粉料的预压，具体过程为：将步骤a中粉末放入合成块中，再将合成块置于腔体中进行预压一定时间；

c、高温高压合成，具体过程为：对步骤b中的合成块进行加温加压，保温保压一定时间后卸压并随机冷却；

d、将合成块敲碎，取出样品。

本发明中步骤a中金刚石与Al粉的质量分数的最优选择分别为：20-40%和60-80%。

本发明中步骤b中的预压时间为5-10min,最优选择为6min。

本发明中步骤b中的预压压力为：3-3.5GPa，最优选择为3GPa。

本发明中步骤c中加压压力为：5.5-6GPa。

本发明中步骤c中的升温速率为：70℃/min。

本发明的有益效果是：

1.通过穿孔式金刚石与Al进行互相咬合式复合，与传统的金刚石复合材料相比，金刚石与金属间之间的接触面增大，复合材料的热导率有所提高。

2.采用该方法制备出来的复合材料较普通的包覆结合更较为致密，大大提高了金刚石金属基复合材料的硬度和强度。

3.该复合材料的热膨胀系数低，便于各领域的加工。

具体实施方式

该发明以下结合具体实施例进行进一步描述：

实施例1：

a、将质量分数为20%的带有孔洞结构的金刚石与质量分数为80%的Al粉混合均匀；

b、将步骤a中的混合粉料放入六面体压机的合成块中，组装好，将合成块放入压机中以压力为3GPa预压6min；

c、将步骤b中的合成块以升温速率为80℃/min从室温升到1200℃，保温5min然后随炉冷却；

d、将步骤c中的合成块敲碎，即可得到样品。

实施例2：

a、金刚石与Al粉共混，具体过程为：将质量分数为30%的带有孔洞结构的金刚石与质量分数为70%的Al粉混合均匀；