[发明专利]一种基于diamond曲面的铜/氧化铝复合材料的制备方法

摘要

本发明公开一种基于Diamond曲面的Cu/Al₂O₃复合材料及其制备方法，是一种金属相Cu和陶瓷相Al₂O₃以Diamond结构为基础，在三维空间网络结构连续并且互相缠绕在一起的复合材料。所述制备方法主要包括设计并3D打印Diamond曲面的结构；多孔Al₂O₃陶瓷预制体的制备；金属Cu的浸渗。本发明制备的Cu/Al₂O₃复合材料既具有金属相优良的导电、导热性，又具有陶瓷相的高硬度、耐磨性及化学稳定性。同时Diamond曲面作为一种三周期极小曲面，能有效避免应力集中，增加复合材料的力学能力。同时直接通过设计调整Diamond曲面结构的打印参数，得到复合材料的Cu和Al₂O₃的含量和结构的控制，进而性能优化。使制备的Cu/Al₂O₃复合材料更适合工业的需要。

主权项

1.一种基于Diamond曲面的Cu/Al2O3复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)PLA骨架的制备：采用3D打印机对PLA材料打印成Diamond曲面的三维结构；(2)陶瓷粉体的制备：将Al2O3粉，CaO粉，MgO粉，SiO2粉和TiO2粉混合，球磨后，过筛得到颗粒粒度≤1μm的陶瓷粉体；(3)陶瓷浆料的制备：将步骤(2)所述的陶瓷粉体倒入去离子水中，球磨混料，加入分散剂阿拉伯树胶，搅拌，陈腐，得到氧化铝陶瓷浆料；(4)陶瓷胚体的制备：将步骤(1)所述的PLA结构放置于铸造模具内，再将所得到的氧化铝陶瓷浆料加入催化剂四甲基乙二胺和引发剂过硫酸钠，快速搅拌后注入模具使浆料固化，固化后，真空冷冻干燥，即可得到基于Diamond曲面的PLA/Al2O3陶瓷材料胚体；(5)多孔Al2O3陶瓷的制备：将步骤(4)所得到的陶瓷胚体置于高温炉中烧结，冷却后，去除PLA残渣，超声清洗，即可得到基于Diamond曲面反向结构的多孔Al2O3陶瓷的制备；(6)浸渗法制备Cu/Al2O3复合材料：将金属铜块置于步骤(5)所述的多孔陶瓷预制体上方，在真空条件下进行熔渗后取出，即得到基于Diamond曲面的Cu/Al2O3复合材料。