[发明专利]气压浸渗金刚石颗粒增强镁基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种气压浸渗金刚石颗粒增强镁基复合材料，其特征在于，所述复合材料包括增强体、镁基体，所述增强体为金刚石颗粒，所述镁基体填充在金刚石颗粒的间隙中，所述复合材料具有碳化铬梯度结构的界面层，所述金刚石的平均粒径为200μm～350μm，所述界面层的厚度为50nm～300nm，沿金刚石到镁基体方向所述梯度结构界面层成分为Cr₃C₂-Cr₇C₃，或Cr₃C₂，或Cr-Cr₃C₂，优选为Cr-Cr₃C₂。

2.一种气压浸渗金刚石颗粒增强镁基复合材料，其特征在于，所述复合材料包括增强体、镁基体，所述增强体为金刚石颗粒，所述镁基体填充在金刚石颗粒的间隙中，所述复合材料具有碳化锆梯度结构的界面层，所述金刚石的平均粒径为200μm～350μm，所述界面层的厚度为50nm～300nm，沿金刚石到镁基体方向所述梯度结构界面层成分为ZrC或Zr-ZrC，优选为Zr-ZrC。

3.根据权利要求1或2所述的气压浸渗金刚石颗粒增强镁基复合材料，其特征在于，所述界面层的厚度为50nm～200nm。

4.一种根据权利要求1、3中任一项所述的气压浸渗金刚石颗粒增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备镀Cr金刚石增强体颗粒：将金属Cr作为磁控溅射的靶材，以金刚石作为基底，在真空条件下，将带有电荷的离子在电场中加速后去轰击靶材表面，使靶材发生溅射，沉积在金刚石的表面形成镀层，控制溅射的速率和时间来调节Cr镀层的厚度，得到镀层厚度为50nm～300nm镀Cr金刚石增强体颗粒；

(2)制备表面镀覆有Cr的碳化物的金刚石颗粒：将镀Cr金刚石颗粒放入坩埚中，用尺寸与坩埚内径基本一致的高导热高熔点片状分割体将镀Cr金刚石颗粒均匀分成若干层，然后在保护气的氛围中或真空条件下，将上述坩埚加热并保温，保温后降温得到表面镀覆有Cr的碳化物的金刚石颗粒；

(3)制备复合材料：去除表面镀覆有Cr的碳化物的金刚石颗粒内部的高导热高熔点片状分割体，然后将上述金刚石颗粒填满模具并震实得到增强体预制件，然后将增强体预制件和打磨后的纯镁块依次放入另一坩埚内，然后将该坩埚置于气压浸渗反应釜中加热、加压，得到金刚石颗粒增强镁基复合材料。

5.一种根据权利要求2-3任一项所述的气压浸渗金刚石颗粒增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备镀Zr金刚石增强体颗粒：将金属Zr作为磁控溅射的靶材，以金刚石作为基底，在真空条件下，将带有电荷的离子在电场中加速后去轰击靶材表面，使靶材发生溅射，沉积在金刚石的表面形成镀层，控制溅射的速率和时间来调节Zr镀层的厚度，得到镀层厚度为50nm～300nm镀Zr金刚石增强体颗粒；

(2)制备表面镀覆有Zr的碳化物的金刚石颗粒：将镀Zr金刚石颗粒放入坩埚中，用尺寸与坩埚内径基本一致的高导热高熔点片状分割体将镀Zr金刚石颗粒均匀分成若干层，然后在保护气的氛围中或真空条件下，将上述坩埚加热并保温，保温后降温得到表面镀覆有Zr的碳化物的金刚石颗粒；

(3)制备复合材料：去除表面镀覆有Zr的碳化物的金刚石颗粒内部的高导热高熔点片状分割体，然后将上述金刚石颗粒填满模具并震实得到增强体预制件，然后将增强体预制件和打磨后的纯镁块依次放入另一坩埚内，然后将该坩埚置于气压浸渗反应釜中加热、加压，得到金刚石颗粒增强镁基复合材料。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中金刚石颗粒的平均粒径200μm～350μm。

7.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中磁控溅射设备的电流为0.8～1.5A，电压为400～600V，靶材尺寸为φ200×5mm，真空度为3×10^-1MPa，温度为480℃～520℃，磁控溅射时间为100min～400min，所述磁控溅射速率为0.2～0.8nm/min。