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　　申請號：201710039147.5
　　申請人：北京科技大學
　　發明人：何新波 鄭偉 吳茂 潘彥鵬 曲選輝

　　摘要： 一種金剛石/硅復合材料的制備方法，屬于金剛石/硅復合材料領域。本發明在真空條件下，采用硅蒸汽氣相滲透的方法制備金剛石/硅的復合材料。首先，將適當比例的金剛石顆粒，硅粉和粘結劑混合，采用有機溶劑進行潤濕，然后通過混料機混合，制備原始的混合粉料，然后將混合粉料在壓機上預壓成型，制備多孔的預制坯，接著在管式爐中進行脫脂，隨后將經過脫脂的預制坯在真空熔滲爐中進行硅蒸汽的氣相滲透，實現多孔預制坯的致密化，最終得到具有良好導熱性能的金剛石/硅復合材料。本發明工藝操作簡單，效率高，得到的復合材料，致密度達到99％以上，熱導率為200～500W/(m·K)，熱膨脹系數為1.5～4.5×10?6，產品的強度硬度高，有利于實現金剛石/硅復合材料的產業化。

　　主權利要求：1.一種金剛石/硅復合材料的制備方法，其特征在于采用硅粉作為浸滲劑，在真空條件下，將硅粉加熱到1420℃以上；具體操作過程是：將粘結劑用有機溶劑加熱溶解，再將硅粉加入其中并攪拌均勻，接著加入金剛石粉攪拌至糊狀，然后將混合物放入球磨罐中，加入磨球，在混料機上攪拌均勻；經過攪拌后的混合粉料用有機溶劑清洗，并經過烘干、破碎、過篩的工藝，得到顆粒均勻的混合原料；然后取適量的混合原料裝入模具中，在壓機上壓制得到多孔預制坯，然后將預制坯在管式爐中進行脫脂，使粘結劑完全分解，得到脫脂坯；然后將真空熔滲爐的石墨容器中裝入硅粉，將脫脂坯懸掛固定在硅粉的上方，最后對熔滲爐抽真空，并升高溫度，進行硅蒸汽氣相滲透；滲透過程完成后試樣隨爐冷卻，最后取出樣品，得到致密的金剛石/硅復合材料，其中金剛石粉，硅粉和粘結劑的重量百分數為：10％～80％，10％～70％，10％～40％。
　　2.如權利要求1所述一種金剛石/硅復合材料的制備方法，其特征在于所采用的金剛石為單晶，聚晶或者是金剛石破碎粉料，粒徑10～500μm；金剛石在使用前需要用有機溶劑進行清洗，以除去表面的雜質。
　　3.如權利要求2所述一種金剛石/硅復合材料的制備方法，其特征在于對金剛石粉進行表面腐蝕，或者必要的表面改性，增加金剛石的表面粗糙度。
　　4.如權利要求1所述一種金剛石/硅復合材料的制備方法，其特征在于作為基體的硅粉選用純度在99.99％以上的金屬硅粉，高純硅，或者是相應的硅合金。
　　5.如權利要求1所述一種金剛石/硅復合材料的制備方法，其特征在于采用的有機粘結劑包括酚醛樹脂、環氧樹脂、聚乙烯醇、石蠟、高密度聚乙烯、聚丙烯、硬脂酸、聚苯乙烯其中的一種或幾種。
　　6.如權利要求1所述一種金剛石/硅復合材料的制備方法，其特征在于有機溶劑選用無水乙醇或丙酮。
　　7.如權利要求1所述一種金剛石/硅復合材料的制備方法，其特征在于混料時轉速800r/min～1500r/min，混料時間4～24h，球料比10～20:1；烘干溫度50～120℃，篩網60～3000目。
　　8.如權利要求1所述一種金剛石/硅復合材料的制備方法，其特征在于預壓成型時壓力35～100MPa，溫度80～150℃。
　　9.如權利要求1所述一種金剛石/硅復合材料的制備方法，其特征在于脫脂時采用氬氣或者真空條件，升溫速度2～10℃/min，脫脂溫度1000～1200℃，保溫時間1～2.5h，然后隨爐冷卻至室溫。
　　10.如權利要求1所述一種金剛石/硅復合材料的制備方法，其特征在于采用的設備為真空熔滲爐；熔滲時的真空度在15Pa以下，升溫速率5～10℃/min，保溫溫度1420～2000℃，保溫時間15～90min。