【技术实现步骤摘要】
一种金刚石中空管道泡沫增强骨架铝基复合材料及其制备方法
[0001]本专利技术涉及金属复合材料
,特别是指一种金刚石中空管道泡沫增强骨架铝基复合材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]随着科学技术的发展,金刚石应用于航空航天、军事、工业、国民生产等诸多领域,高功率、高集成度、轻量化电子设备已经成为研发的方向,同时伴随着散热问题却成为制约这些行业发展的重要因素。在集成化微小电子器件材料和半导体芯片之间的热膨胀系数不匹配,电子器件在工作时产生大量的热造成器件之间的应力问题,极其影响大功率通信及导航卫星、定向高能武器以及宽禁带半导体雷达等高功率等先进设备的工作稳定性和使用寿命。因此,高热导率、低膨胀系数和轻量化是选择材料的必要条件。
[0003]金刚石拥有优异的热导率(2200W/mK)和极低的膨胀系数;多壁碳纳米管具有很高的热导率(3000W/mK)和力学强度还有超高表体比;在常见的金属中,铝有较高的热导率(237W/mK),低密度,耐腐蚀,易加工等优点;金刚石与碳纳米管的单一相或混合相作为增强相与金属复合相,可获得更为优异的导热、导电和力学性能,满足不同领域对导热、导电和力学性能的需求。
[0004]目前,US6815052B2是将金刚石薄膜沉积到SiC泡沫上;CN 105779804 A是将金刚石沉积到铜泡沫上,形成三维立体结构,在此基础上生长碳材料(碳纳米管、石墨烯等)再与金属(铝、铜、银、镁、钛等)结合,均取得一定效果,但是以上均未去除泡沫衬底并且每层物质之间存在缓冲层这样会增加界面热阻, ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种金刚石中空管道泡沫增强骨架铝基复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、将铜泡沫骨架衬底经超声清洗、烘干后,进行沉积金属过渡层;S2、将S1所得的具有金属过渡层的铜泡沫骨架放在金刚石粉胶体中超声、浸泡、冲洗、烘干,得到镶嵌金刚石颗粒的泡沫骨架;S3、在S2所得的镶嵌金刚石颗粒的泡沫骨架上,采用MPCVD进行金刚石薄膜骨架生长;S4、在S3所得金刚石泡沫骨架上进行激光打孔,开孔密度为5
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15个/mm2,得到具有通孔的金刚石泡沫骨架;S5、将S4所得金刚石泡沫骨架浸入酸溶液中进行酸溶,以去除铜泡沫基;然后冲洗去除酸;得到金刚石中空管道泡沫;S6、在含铁催化剂存在下,采用MPCVD,在S5所得金刚石中空管道泡沫上生长碳纳米管,形成碳纳米管包覆金刚石中空管道骨架的混合强化层;S7、利用管式炉将金属铝填充在S6所得的中间产物中进行初步成型处理,以将铝融入泡沫中;S8、利用SPS烧结炉,将S7所得中间产物进行高温高压处理,减小金属铝之间的空隙和金属铝与金刚石
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CNTs泡沫之间的空隙;然后任选的进行抛光和打磨,形成铝基复合材料;其中,所述高温高压处理中高温为450
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550℃,高压为15
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20MPa。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,S1中,所述金属过渡层包括镍、钨、钼、钛、银、铬中的一种或多种复合金属层。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,S2中,金刚石粉胶体通过下述方法制得:将质量比为1:1.5
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3的W10金刚石粉与W5金刚石粉,以及去离子水调浆后,煮沸3
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8min;S2中,所述超声的时间为8
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12min,所述浸泡的时间为15
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25min。4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,S3中,所述金刚石薄膜骨架生长的过程包括:通入氢气250
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350sccm,腔压为6
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7kPa,在温度750
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800℃条件下进行5
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15min退火处理;然后维持温度,通入10
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20sccm甲烷,生长70
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90h;接下来进行反面生长,通入氢气250
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350sccm,腔压为6
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7kPa,在温度750
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800℃条件下保温3
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8min,再通入10
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20sccm甲烷,生长70
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90h。5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,S4中,所述激光打孔的过程包括:在金刚石泡沫骨架的下表面辐射激光束,将激光功率开到25
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35%;同时使用乙醇与去离子水质量比为0.8
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技术研发人员:魏俊俊,冯旭瑞,杨志亮,乔冠中,刘金龙,陈良贤,张建军,李成明,
申请(专利权)人:北京科技大学,
类型:发明
国别省市:
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