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本文针对不同厂家不同粒径的金刚石颗粒,采用熔铝无压浸渗工艺,成功制备了一系列高体分金刚石/铝复合材料。测试了复合材料的热导率、抗弯强度及弹性模量等性能,并结合SEM、XRD等测试手段研究了颗粒品质、粒径、体积分数等对金刚石/铝复合材料性能的影n响规律和影响机制,以期提升金刚石/铝复合材料的适用性。SEM分析结果显示,在金刚石/铝复合材料中,金刚石颗粒分布均匀,复合材料显微组织致密;金刚石与铝合金基体形成的界面绝大部分是干净界面,铝合金能较好地渗入金刚石颗粒之间的间隙中,但金刚石颗粒表面的孔洞及裂纹等本征缺陷会在一定程度上对铝合金的浸渗造成阻碍,使得在复合材料界面处形成部分孔隙。金刚石/铝复合材料的断裂机制主要为铝基体断裂,存在部分的界面脱粘现象和少量金刚石颗粒的解理断裂。XRD分析结果显示,复合材料中未检测出界面反应产物A14C3。金刚石/铝复合材料的热导率受金刚石颗粒粒径及其体分的共同影响。金刚石颗粒粒径越小,堆积密度越低,复合材料中的颗粒体积分数也就越低,颗粒在预制体中所形成的间隙越小,越不利于铝合金的熔渗。金刚石粒径(D50)在120 μm左右时,复合材料中金刚石颗粒体积分数最低,约为53%,对应复合材料热导率仅为370 W/(m·K),当金刚石颗粒粒径(D50)分别为158.136 μm及234.984 μm时,金刚石体积分数均在60%左右,对应复合材料热导率在435 W/(m·K)左右基本保持不变。在本实验结果的基础上,结合H-J理论模型,综合考虑颗粒粒径与体积分数的影响,分析可知,在本实验研究范围内,颗粒体分对复合材料热导率的影响更为显著,粒径的影响其次。金刚石/铝复合材料的弹性模量随金刚石颗粒体积分数的升高而增大,金刚石颗粒粒径则通过影响颗粒体分,进而影响复合材料的弹性模量,当颗粒体分由53%升高至63%时,弹性模量由342.83 GPa提升至416.13 GPa,增幅为21%;复合材料的抗弯强度随颗粒粒径的增大而略有降低,这是由于金刚石颗粒越大,大颗粒之间直接接触的概率增加,导致局部浸渗困难,从而降低复合材料的整体强度。本文尝试采用磁控溅射法在金刚石颗粒表面沉积W镀层,以期改善铝基体与金刚石颗粒间的界面结合,然而,实验结果表明,通过该方法获得的W镀层与金刚石颗粒间结合薄弱,导致复合材料热导率由432.32 W/(m·K)降低至305.87 W/(m·K),抗弯强度和弹性模量也分别由325.58 MPa和359.83 GPa降低至275.68 MPa和214.85 GPa。