[发明专利]一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将掺杂金刚石颗粒置于模具A中，金属锭置于模具B中，然后再共同置于加热设备中，所述模具A与模具B之间具有通道，将机械加工的金属材料置于通道入口或将可机械加工的金属材料按成品形态制成模板，置于所述掺杂金刚石颗粒中，将掺杂金刚石颗粒分割成成品形态，然后对加热设备抽真空至100 Pa后，加热使金属锭熔化，所得熔体继续保温至温度均匀，然后通入保护气氛加压，熔体经过通道入口流进模具A并渗入掺杂金刚石颗粒之间构成的孔隙中，冷却后，取出复合材料坯料，将可机械加工的金属材料加工掉，即得金刚石/金属基复合材料；所述可机械加工的金属材料的熔点≥1650℃，所述金属锭中的金属熔点≤1450℃；

所述掺杂金刚石颗粒由金刚石颗粒以及金刚石表面改性层构成，所述金刚石表面改性层从内至外依次包括多晶金刚石过渡层，掺杂金刚石外壳层；所述金刚石颗粒为单晶结构，

所述金属锭中的金属包含基体金属以及添加剂，所述基体金属选自Cu、Al、Ag、Mg、Zn中的一种，所述添加剂选自镧、铈、钕、铕、钆、镝、钬、镱、镥、钇、钪中至少一种，所述添加剂的加入量为基体金属质量的0.05-1%；

所述掺杂金刚石颗粒在金刚石/金属基复合材料中体积分数为30%~80%。

2.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述可机械加工的金属材料中的金属选自钨、钼、钽、铌、铪、铬、钒、锆、钛中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述模板的构型选自块体构型、三维泡沫网状、网格构型，棒状构型、片状构型、颗粒状构型中任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述多晶金刚石过渡层的厚度为5nm~100µm；

所述掺杂金刚石外壳层的厚度为5nm~100µm，掺杂方式包含恒定掺杂、多层变化掺杂、梯度掺杂的一种或多种组合，掺杂元素选自硼、氮、磷、锂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述金刚石表面改性层还包含涂层、多孔层和修饰层中的至少一种，其中涂层为设置在掺杂金刚石外壳层表面的化学气相沉积硼膜，所述化学气相沉积硼膜的厚度为10nm-200µm；所述多孔层是指将外壳层表面刻蚀成多孔结构，所述修饰层为金刚石表面改性层的最外层，包含金属修饰、碳材料修饰、有机物修饰中一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述加热温度750~1450℃，升温速率为5~15℃/min。

7.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述保护气氛选N₂气氛、Ar气氛中的一种，所述保护气氛的压力为2~15MPa。