金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备及性能研究

• 作 者: 淦作腾
• 机 构: 北京科技大学
• 出 处: 北京科技大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 金属基复合材料 金刚石 制备方法 热物理性能

本研究采用放电等离子烧结技术，制备了表面金属化的金刚石/铝、铜复合材料。研究了烧结工艺、混粉工艺、金刚石表面金属化成分等对制备金刚石/金属基(铝、铜)复合材料的热物理性能的影响。主要研究结果如下：　　
采用表面具有镀覆层的金刚石粉和金属铝、铜粉通过放电等离子烧结，可以提高复合材料的致密度；材料的致密度和界面热阻是影响该材料热导率的重要因素，提高致密度和降低材料的界面热阻是材料获得高热导率的重要前提。　　
表面镀覆Ti的金刚石更适合制备铝基复合材料；表面镀Cr的金刚石更适合制备铜基复合材料。在630℃、压力为50MPa的条件下制得的表面镀覆Ti的金刚石/铝复合材料；和在900℃、压力为30MPa的条件下制得的表面镀覆Cr金刚石/铜复合材料，内部结合紧密，结合强度高。在断面中的金刚石主要表现为穿晶断裂。　　
含有60vol％平均粒径120μm表面镀Yi金刚石颗粒，混合粉料中铝粉质量比120μm∶17μm=2∶1、混料时间为8h，在烧结温度630℃、压力50MPa、采用先加压后升温的方式，制备的金刚石/铝复合材料致密度达到97.9％，热导率达486.3W·m-1·K-1；含有60vol％平均粒径12μm表面镀Cr金刚石颗粒，混合粉料中采用粒径为小于15μm铜粉、混料时间为8h，在烧结温度900℃、压力30MPa、采用匀速加压方式，制备金刚石/铜复合材料致密度达到99.1％，热导率达503.9W·m-1·K-1。　　
本实验中，SPS烧结工艺制备的表面含有镀层的金刚石颗粒增强金属基复合材料中，金刚石颗粒没有石墨化。