高导热金刚石/铝复合材料的真空热压制备

作     者：徐洋 沈维霞 范静哲 侯领 张壮飞 黄国峰 黎克楠 XU Yang;SHEN Weixia;FAN Jingzhe;HOU Ling;ZHANG Zhuangfei;HUANG Guofeng;LI Kenan

作者机构：包头师范学院物理科学与技术学院内蒙古包头014030 郑州大学物理学院(微电子学院)材料物理教育部重点实验室郑州450052 赤峰学院内蒙古自治区高压相功能材料重点实验室内蒙古赤峰024000 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司超硬材料磨具国家重点实验室郑州450001 

出 版 物：《金刚石与磨料磨具工程》 (Diamond & Abrasives Engineering)

年 卷 期：2021年第41卷第2期

页      面：46-52页

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11704340,11804305) 河南省科技攻关项目(202102210198) 内蒙古自治区高压相功能材料重点实验室(cfxygy202002) 

主　　题：金刚石/铝复合材料 热导率 致密度 真空热压法 

摘      要：以纯铝粉末和金刚石为基体材料,采用真空热压固相烧结方式制备出热导率为677 W/(m·K)的高导热金刚石/铝复合材料。利用激光导热仪、热膨胀仪对金刚石/铝复合材料性能进行表征,并通过对制备温度、保温时间及金刚石基本颗粒尺寸的调控来优化制备工艺。研究发现:随制备温度升高,金刚石/铝复合材料的密度及致密度均有所提高,其热导率呈先升后降的趋势,当制备温度为650℃时,热导率达到526.2 W/(m·K)。随着保温时间由30 min增加至120 min,金刚石/铝复合材料的密度、致密度和热导率均增大,致密度达到99.1%,热导率达到566.7 W/(m·K)。当金刚石基本颗粒尺寸由20μm增加至500μm时,金刚石/铝复合材料的密度、致密度先增大后减小;在金刚石基本颗粒尺寸为200μm时,密度达到最大,分别为3.06 g/cm3和98.4%;热导率随金刚石基本颗粒尺寸逐渐增大,在金刚石基本颗粒尺寸为500μm时,热导率达到677.5 W/(m·K),为目前最高增强效率。故通过工艺控制可以有效提高铝基体与金刚石的结合,减少其界面空隙,进而制备出高热导率金刚石/铝复合材料。