[发明专利]铝硅/铝金刚石梯度复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种铝硅/铝金刚石梯度复合材料，其特征在于：是由至少一铝硅合金层与至少一铝金刚石复合材料层构成的梯度复合材料；其中，按重量百分比计，所述铝硅合金层含有硅22～50％，余量为铝；按体积百分比计，所述铝金刚石复合材料层含有金刚石40～60％，余量为铝或铝合金。

2.根据权利要求1所述的铝硅/铝金刚石梯度复合材料，其特征在于：所述铝硅合金层由铝基体和均匀分布于铝基体中的硅颗粒组成，所述铝金刚石复合材料层由Al-7Si合金基体和均匀分布于Al-7Si合金基体中的金刚石颗粒组成。

3.根据权利要求2所述的铝硅/铝金刚石梯度复合材料，其特征在于：所述铝金刚石复合材料层中的金刚石颗粒的尺寸为150～400微米。

4.根据权利要求2所述的铝硅/铝金刚石梯度复合材料，其特征在于：所述铝金刚石复合材料层中的金刚石颗粒表面镀有钛、钨、铬、钼、锆中任一种的镀层，所述镀层的厚度为50～200nm。

5.一种铝硅/铝金刚石梯度复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)按重量百分比计，以硅含量为22～50％、余量为铝的配比，制备铝硅合金粉末；

(2)按体积百分比计，以金刚石含量为40～60％、余量为铝或铝合金的配比，制备铝和金刚石的混合粉末；

(3)将步骤(1)制得的铝硅合金粉末预压制成铝硅合金压坯，将步骤(2)制得的铝和金刚石的混合粉末预压制成铝金刚石压坯；按照设计好的梯度结构，将制得的至少一个铝硅合金压坯与至少一个铝金刚石压坯装入模具，再压制成梯度压坯；

(4)对步骤(3)制得的梯度压坯进行热压烧结或热等静压，得到铝硅/铝金刚石梯度复合材料。

6.根据权利要求5所述的铝硅/铝金刚石梯度复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)包括：将纯铝锭和单晶硅块按配比进行配料、熔炼，再进行气雾化制粉，雾化压力为0.7～1.2MPa，制得的粉末冷却后经筛分去除尺寸大于74微米的颗粒，得到铝硅合金粉末。

7.根据权利要求5所述的铝硅/铝金刚石梯度复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)包括：在金刚石表面镀上钛、钨、铬中任一种的镀层以进行表面改性，镀层厚度为50～200纳米，然后将表面改性后的金刚石粉末与Al-7Si合金粉末按配比进行配料、混料，得到铝和金刚石的混合粉末。

8.根据权利要求5所述的铝硅/铝金刚石梯度复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，对铝硅合金粉末的预压制条件为：预压制压力为100～160MPa，保压时间为20秒；对铝和金刚石的混合粉末的预压制条件为：预压制压力为120～200MPa，保压时间为20秒；对铝硅合金压坯与铝金刚石压坯的压制条件为：压制压力为250～300MPa，保压时间为20秒。

9.根据权利要求5所述的铝硅/铝金刚石梯度复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，对梯度压坯进行热压烧结的处理条件为：热压烧结温度550℃，烧结压力为45MPa，保温时间60分钟。

10.根据权利要求5所述的铝硅/铝金刚石梯度复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，对梯度压坯进行热等静压的处理条件为：热等静压温度为540℃，烧结压力为120MPa，保温时间为120分钟。