[發(fā)明專利]一種金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110186963.5
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112935249B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁雪;李會;楊文澍;修子揚;武高輝;陳國欽;周暢;芶華松;姜龍濤;康鵬超;喬菁
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B22F3/093
• 分類號: B22F3/093;B22F3/24;B22D23/04;C22C1/05;C22C26/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

1.一種金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法，其特征在于：金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法按以下步驟進行：

一、稱料與裝填：

稱取具有金屬鍍層的金剛石粉，將金剛石粉裝填于石墨模具的型腔之中，用超聲振動臺對金剛石粉進行振實；

所述金屬鍍層為W、Ti、Cr、Mo中的一種；

二、低溫擴散處理：

將裝有金剛石粉的成型模具放入真空氣壓浸滲爐內(nèi)并加熱至低溫擴散溫度進行低溫擴散處理；

鍍層金屬為W時，低溫擴散溫度為700～750℃，保溫時間為6～12h；

鍍層金屬為Ti時，低溫擴散溫度為650～700℃，保溫時間為5～10h；

鍍層金屬為Cr時，低溫擴散溫度為450～500℃，保溫時間為4～8h；

鍍層金屬為Mo時，低溫擴散區(qū)溫度為700～750℃，保溫時間為5～10h；

三、高溫反應(yīng)處理：

低溫擴散處理后，將裝有金剛石粉的成型模具加熱至高溫反應(yīng)溫度進行高溫反應(yīng)處理；

鍍層金屬為W時，高溫反應(yīng)溫度為900～950℃，保溫時間為30～60min；

鍍層金屬為Ti時，高溫反應(yīng)溫度為750～800℃，保溫時間為30～60min；

鍍層金屬為Cr時，高溫反應(yīng)溫度為600～650℃，保溫時間為30～60min；

鍍層金屬為Mo時，高溫反應(yīng)區(qū)溫間為800～850℃，保溫時間為30～60min；

四、氣壓浸滲：

將基體金屬加熱得到金屬液，將金屬液澆筑到高溫反應(yīng)處理后的成型模具內(nèi)，進行真空氣壓浸滲，得到金剛石/金屬基復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法，其特征在于：步驟一所述金屬鍍層的厚度為20～500nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法，其特征在于：步驟一所述金剛石粉的粒徑為30～120μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法，其特征在于：步驟一所述金剛石粉的晶體形態(tài)為單形、聚形中的一種或兩種任意比例混合物。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法，其特征在于：步驟二中加熱至低溫擴散溫度時的升溫速率為5～10℃/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法，其特征在于：步驟三中加熱至高溫反應(yīng)溫度時的升溫速率為15～20℃/min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法，其特征在于：步驟四所述基體金屬為純鋁、鋁合金、純銅、銅合金中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法，其特征在于：步驟四所述基體金屬加熱溫度為基體金屬熔點以上100～300℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法，其特征在于：步驟四所述真空氣壓浸滲工藝為：將浸滲爐內(nèi)的氣壓以1MPa/min的加壓速率加壓至20MPa，浸滲速率為5mm/min，保壓時間為15min；浸滲爐內(nèi)真空度為小于10^-2Pa。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石/金屬基復(fù)合材料的高效制備方法，其特征在于：步驟四真空氣壓浸滲結(jié)束后，將成型模具在20MPa下保壓90min并隨爐冷卻，冷卻至300℃下后從爐中取出成型模具，最后脫模。