CN111471978A - 一种高体量金刚石增强金属基复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高体量金刚石增强金属基复合材料及其制备方法和应用，所述高体量金刚石增强金属基复合材料包含梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料、金刚石层强化相，所述金刚石层强化相包覆于梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料的表面；所述梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料包含梯度硼掺杂金刚石增强体、金属基体；所述梯度硼掺杂金刚石增强体包括无掺杂的金刚石增强体、以及设置于金刚石增强体表面的梯度硼掺杂金刚石改性层。本发明通过提高复合材料中金刚石的体量来大幅度提高热导率，同时，由于纯金刚石层硬度均匀，也更易加工，更方便的应用于各个领域。

Description

一种高体量金刚石增强金属基复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种高体量金刚石增强金属基复合材料制备方法及应用，属于热管理复合材料制备技术领域。
背景技术
随着信息技术的不断发展，5G网络越来越深入地影响着社会生活，电子产品在实现智能化的同时逐步向轻薄化、高性能和多功能方向发展，这大大增加了电子产品的集成度和组装密度，不断提高的电子产品的集成度和组装密度导致工作功耗和发热量急剧增大，散热问题会成为电子设备亟需解决的问题。此外，国防军工(如雷达系统、红外探测器等)、航天航空(如大型飞机、导航卫星等)以及交通运输(高铁、磁悬浮等)领域的数字化、智能化发展，对大功率电子元件的需求骤增，对热管理材料的高导热及轻量化的要求也日益迫切。现有的导热材料对于激增的热量起到的散热效果有限，难以解决日益严重的发热问题。目前，多个领域面临的严峻的热管理问题迫切需要新型导热材料的出现，开发新一代的热管理材料已成为推动相关产业可持续发展亟待解决的问题。
金刚石具有非常优异的机械性能、热学性能、透光性、半导体性能及化学惰性,是一种不可多得的多功能材料。天然金刚石的热导率为2200W/(mK)，比SiC高4倍,是铜热导率的五倍，铝的十倍左右。此外，金刚石的热膨胀系数(8.6×10-7/K-1)和密度(3.52g/cm3)较低，将其作为增强材料复合用作热管理材料，可使得复合材料具有较高的热导率，同时又满足低膨胀系数和轻质化得要求。研究人员将金刚石和金属两种材料的优点结合起来，充分发挥他们优异的导热性能和力学性能，制备出具有较高热导率、较低热膨胀系数、较低密度的金刚石/金属基复合材料，逐渐成为新一代热管理材料的研究热点。
目前金刚石/金属基复合材料主要有两种复合形式，一是颗粒金刚石增强金属基复合材料，二是连续相金刚石增强金属基复合材料，
对于颗粒金刚石增强金属基复合材料，虽然理论热导率较高，但是其目前的导热性能和理论预期还有一定的差距。究其原因，主要有以下两点：一、金刚石与金属的润湿性较差，二者之间的界面能较高，在界面结合处往往会形成不同程度的缺陷，它们会增大电子和声子的散射，降低电子和声子的平均自由程，从而使得复合材料的热导率降低。二、在复合材料中，金刚石颗粒呈离散分布，与铜基体之间存在着大量的界面，如同一个个导热的孤岛。由此带来的界面热阻将会削弱复合材料的导热性能，难以发挥出优良的导热潜力。
而通过化学气相沉积技术在高纯金刚石层的表面沉积一层硼掺杂金刚石层，逐步递增掺硼浓度，将其与金属基体复合，薄的硼掺杂金刚石层对于金刚石本身的热导率有着极小的影响，保证了增强体的高热导率，同时硼的梯度掺杂改善金刚石增强体与金属基体的润湿性，大幅度提高复合材料的导热效率，然而这种方式生长出来的金刚石含量受金属衬底的限制，很难沉积出高体量金刚石，使得复合材料热导率提高程度有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有化学气相沉积技术沉积的金刚石增强复合材料中金刚石含量过低这一缺陷，提供一种高体量金刚石增强金属基复合材料及制备方法与应用；通过化学气相沉积技术构建高导热的金刚石增强体，与金属基体复合，制备出复合材料，随后通过化学气相沉积方式在复合材料表面沉积纯金刚石层，提高复合材料中金刚石的体量来大幅度提高热导率，同时，由于纯金刚石层硬度均匀，也更易加工，更方便的应用于各个领域。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述高体量金刚石增强金属基复合材料包含梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料、金刚石层强化相，所述金刚石层强化相包覆于梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料的表面；所述梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料包含梯度硼掺杂金刚石增强体、金属基体；所述梯度硼掺杂金刚石增强体包括无掺杂的金刚石增强体、以及设置于金刚石增强体表面的梯度硼掺杂金刚石改性层。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述金刚石层强化相在高体量金刚石增强金属基复合材料中的体积分数为15-30％。
通过引入金刚石层强化相一方面可以大幅提升金刚石的体量，另一方面可以提高复合材料的加工性能。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述梯度硼掺杂金刚石改性层在梯度硼掺杂金刚石增强体中的体积分数≤3％。
为了改善金刚石与金属的润湿性，本发明在金刚石层的表面设置一层硼掺杂金刚石层，其中硼掺杂金刚石层作为改性层，厚度远小于金刚石层，因此几乎不会影响到金刚石本身的导热性能。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述的金刚石增强体的构型包含零维颗粒构型、一维线状构型、二维片状构型、三维连续网络骨架构型的中一种或多种。
通过不同维度的梯度硼掺杂金刚石增强体耦合可以大幅提高金刚石在复合材料中的体量，提高热导率。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述零维颗粒构型的金刚石增强体为高温高压法制备的纯金刚石或天然金刚石；所述一维线状构型、二维片状构型、三维连续网络骨架构型的金刚石增强体为通过化学气相沉积将金刚石层沉积于相应构型的衬底表面而得。
作为优选，所述金刚石层通过化学气相沉积方法均匀沉积在衬底表面，厚度为10-100μm，优选为10-40μm
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述的梯度硼掺杂金刚石改性层通过化学气相沉积于金刚石增强体表面。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述的梯度硼掺杂金刚石改性层的厚度为0.01μm-10μm，优选为：0.5μm-2μm。
梯度硼掺杂金刚石增强体的构型与金刚石增强体的一致。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述梯度硼掺杂金刚石改性层由下至上，依次包括硼含量梯度增加的硼掺杂金刚石底层、硼掺杂金刚石中层、硼掺杂金刚石顶层；所述硼掺杂金刚石底层中，按原子比计，B/C为3333-8332ppm；所述硼掺杂金刚石中层中，按原子比计，B/C为9999-15000ppm；所述硼掺杂金刚石顶层中，按原子比计，B/C为16665-21665ppm。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述梯度硼掺杂金刚石改性层表面分布有微孔和/或尖锥。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述一维线状构型增强体形状为圆柱形、柱状螺旋形的至少一种，线形金刚石外径为0.05mm-20mm。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述二维片状构型形状为平面形、波浪形、曲面形中的至少一种；片状构型上设置的通孔均匀分布或随机分布；片状导热材料设置的通孔形状选自圆形、椭圆形、多边形中的至少一种；通孔尺寸范围为0.5-50mm；片状导热材料厚度为0.02-50mm。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述三维连续网络骨架构型的金刚石增强体包含三维连续网络金属骨架、以及设置于三维连续网络金属骨架表面的金刚石层。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述三维连续网络骨架构型的金刚石增强体中，三维连续网络金属骨架的体积分数为20-40vol％。在本发明中金属骨架的体积分数较小，只起支撑作用。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述三维连续网络金属骨架中的金属选自镍、铜、钛、铬、铁、硅、铝、铌、钽、钨、钼、锆中的一种或多种；所述三维连续网络金属骨架孔径为0.01-10mm，开孔率为40％-99％，孔洞均匀分布或随机分布，所述三维连续网络金属骨架结构为平面结构或三维立体结构。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述高体量金刚石增强金属基复合材料还包含第一过渡层，第二过渡层，所述第一过渡层位于三维连续网络金属骨架与金刚石层中间；所述第二过渡层位于梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料与金刚石层强化相中间；
所述第一过渡层，第二过渡层材料均选自镍、铌、钽、钛、钴、钨、钼、铬中的一种或多种的复合，所述第一过渡层，第二过渡层的厚度均为10-30μm；
发明人发现，在以下两种情况下，需引入第一过渡层，可以进一步提高金刚石增强相的性能，一是金属骨架中的金属相与金刚石的差异过大时，通过引入热膨胀系数适当的过渡层，可有效降低硼掺杂金刚石层/三维连续网络金属骨架界面热应力。加强材料服役性能与寿命。二是金属骨架中的金属相不适宜金刚石形核时，通入引入过渡层，可有效提升化学气相沉积效率，薄膜层连续性及薄膜层与三维连续网络金属骨架结合性。
而关于第二过渡层的加入即或是改善某些金属基体以及金刚石层强化相之间的热膨胀系数差异，或是提高金刚石层某些金属基体的沉积效率以及金刚石层的质量与结合性，通过引及第二过渡层提高热导率。
在本发明中，只要能满足过渡层的厚度，结合性好的要求，对过渡层的制备方法不受限制，如可以采用现有技术中的电镀、化学镀、蒸镀、磁控溅射、化学气相沉积、物理气相沉积中的一种。
本发明中在金刚石表面进行原位掺硼，逐步递增掺硼浓度，改善金刚石润湿性的同时，保持金刚石的髙热导率，提高了复合材料的导热性能。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述梯度硼掺杂金刚石改性层的制备方法为：将金刚石增强体置于化学气相沉积炉中，进行三段沉积，第一段沉积时，含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5％-10％；含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.005％-0.0075％；第一段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa，时间为0.5-1.0h；第二段沉积时，含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5％-10％；含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.015％-0.0225％；二段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa，时间为0.5-1.0h，第三段沉积时，含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5％-10％；含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.025％-0.0325％；第三段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa；时间为1.0-2.0h。
作为优选，再将梯度硼掺杂金刚石改性层于空气气氛下进行热处理，热处理温度为700-1000℃，处理时间为30-100min；炉内压强为10Pa-105Pa。通过热处理，使得梯度硼掺杂金刚石改性层表面分布有微孔和/或尖锥，并获得活化表面。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述金属基体选自金属铜、镍、铌、钽、钛、钴、钨、钼、铬中的一种，或铌基合金、坦基合金中的一种，优选为铜、铜基合金、钛中的一种。
在本发明中，所选用的金属基体除了要与金刚石具有更好的润湿性之外，还需要具备熔点高于化学气相沉积金刚石的温度的特点。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述的梯度硼掺杂金刚石增强体表面或金属基体中添加少量可形成碳化物合金元素，合金化元素包含B、Si、Ti、Cr、Zr、Nb、Ta、W、Mo中的一种或多种。
可形成碳化物合金元素通过金属基体制备过程中，以分散于熔融金属的方式添加，或采用电镀、化学镀、蒸镀、磁控溅射、化学气相沉积、物理气相沉积方式添加于梯度硼掺杂金刚石增强体的表面。
在本发明中，当采用零维颗粒构型、一维线状构型、二维片状构型的梯度掺硼金刚石增强体时，梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料制备只需将零维颗粒构型、一维线状构型、二维片状构型的梯度掺硼金刚石增强体分散于融熔金属中，冷却即得梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料，或通过真空挤压铸造法将金属基体与一维或二维构型增强体复合。
作为优选，本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料，所述的金刚石增强体的构型为三维连续网络骨架构型和零维颗粒构型；其中三维连续网络骨架构型的金刚石增强体在梯度硼金刚石增强金属基复合材料中的体积分数10-40％，优选为10-20vol％；零维颗粒构型的金刚石增强体在梯度硼金刚石增强金属基复合材料中的体积分数10-40％，优选为10-25vol％，所述零维颗粒构型的金刚石增强体的颗粒尺寸为10μm-80μm。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、三维连续网络金属骨架种植籽晶
将三维连续网络金属骨架或设置有第一过渡层的三维连续网络金属骨架置于含纳米晶金刚石颗粒的悬浊液中，加热至沸腾，超声处理，烘干；获得表面吸附有纳米晶金刚石颗粒的三维连续网络金属骨架；
步骤二、沉积金刚石层
将步骤一中所得表面吸附有纳米晶金刚石颗粒的三维连续网络金属骨架置于化学气相沉积炉中沉积金刚石层，
步骤三、沉积梯度硼掺杂金刚石改性层
在步骤二所得金刚石层的表面继续进行化学气相沉积炉中沉积梯度硼掺杂金刚石改性层，获得三维连续网络骨架构型的梯度硼掺杂金刚石增强体；
步骤四、添加零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体
将步骤三中获得的三维连续网络骨架构型的梯度硼掺杂金刚石增强体置于含零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体的悬浊液中；加热至沸腾，超声处理，烘干，使得零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体镶嵌于三维连续网络骨架构型的梯度硼掺杂金刚石增强体的孔隙中，
步骤五、热处理
将步骤四中所得三维连续网络骨架构型的梯度硼掺杂金刚石增强体于空气气氛下进行热处理，获得活化的梯度硼掺杂金刚石增强体；
步骤六、梯度硼掺杂金刚石增强体与金属基体复合
采用压力熔渗工艺将金属熔渗至梯度硼掺杂金刚石增强体中，冷却，即获得梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料；
步骤七、沉积金刚石强化层
将步骤六中制备的复合材料置于含纳米晶金刚石颗粒的悬浊液中，加热至沸腾，超声处理，烘干，随后置于化学气相沉积炉中，沉积金刚石强化层，获得高体量金刚石增强金属基复合材料。
在实际操作过程中，金属骨架衬底事先需要清洁处理，依次采用丙酮、无水乙醇超声清洗10min除去表面油污和杂质备用，如果需要设置过渡层，则随后采用电镀、化学镀、蒸镀、磁控溅射、化学气相沉积、物理气相沉积中的一种方法在衬底表面制备第一过渡层，所述的第一过渡层包括镍、铌、钽、钛、钴、钨、钼、铬中的一种或多种的复合过渡层。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，步骤一中；所述含纳米晶颗粒的悬浊液中纳米晶金刚石颗粒质量分数为0.01％-0.05％，纳米晶金刚石颗粒大小为5nm-30nm。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，步骤一中；超声震荡处理时间为5-30min。超声完成后，将材料取出，使用去离子水和/或无水乙醇冲洗干净后，再烘干。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，步骤二中，所述沉积金刚石层的工艺为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比0.5-10.0％；沉积温度为600-1000℃，沉积气压103-104Pa；沉积的时间为12-24h。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，步骤三中，所述梯度硼掺杂金刚石改性层的沉积工艺为：共进行三段沉积，第一段沉积时，含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5％-10％；含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.005％-0.0075％；第一段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa，时间为0.5-1.0h；第二段沉积时，含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5％-10％；含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.015％-0.0225％第二段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa，时间为0.5-1.0h，第三段沉积时，含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5％-10％；含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.025％-0.0325％；第三段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa；时间为1.0-2.0h；沉积完成后于700-900℃在氢气气氛下对硼掺杂金刚石层进行刻蚀；
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，步骤三中，炉内气体包含含硼气体、含碳气体、氢气。
在本发明中，氢气即可作为化学沉积过程中的稀释气体，又作为刻蚀气体，在实际操作过程中，待沉积完成后，先关闭含硼气体和含碳气体，继续通入一段时间的氢气，用来刻蚀硼掺杂金刚石表面的石墨相。
在实际操作过程中，需要在平面型的衬底双侧进行沉积或在三维结构的衬底的多面进行沉积时，先完成某一面中的硼掺杂金刚石层沉积后，取出冷却、洗涤、烘干后再进行其他层的沉积。
在本发明中，对于硼源可选用固体、气体、液体硼源中的一种，当选用固体、液体硼源时先进行气化处理。
作为优选，所述含硼气体为B2H6，所述含碳气体为CH4。
作为优选，本发明一种硼掺杂金刚石增强金属基复合材料的制备方法，步骤三中，第一段沉积时，通入气体流速比为氢气：含碳气体：含硼气体＝98sccm:2sccm:0.1-0.25sccm；第二段沉积时，通入气体流速比为氢气：含碳气体：含硼气体＝98sccm:2sccm:0.3-0.45sccm；第三段沉积时，通入气体流速比为氢气：含碳气体：含硼气体＝98sccm:2sccm:0.5-0.65sccm。
步骤四中，所述含零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体的悬浊液中，零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体的质量分数为0.01％-0.1％，零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体的大小为10μm-80μm；超声处理时间为5-30min。
步骤四中通过零维构型的颗粒金刚石强化相，进一步增加金刚石的体量，从而提高复合材料热导率。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，步骤五中，所述热处理温度为700-1000℃，处理时间为30-100min；炉内压强为10Pa-105Pa。
在本发明中硼掺杂金刚石层通过化学气相沉积方法均匀沉积在高纯度金刚石层表面，沉积完后，再进行热处理，对该硼掺杂金刚石表面进行热处理，可以使得金刚石表面活跃化，此时该金刚石在与金属基体复合的时候界面结合能力更优异。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，步骤六中，所述金属熔渗的过程为：将金属置于活化的梯度硼掺杂金刚石增强体的上方，然后加热使金属熔融，金属熔融后保温20min-40min，保温过程中，同时施加3-10MPa的压力，然后冷却。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，所述步骤七中，在步骤六中得到的梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料表面先设置第二过渡层，再置于含纳米晶金刚石颗粒的悬浊液中。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，步骤七中，所述含纳米晶颗粒的悬浊液中纳米晶金刚石颗粒质量分数为0.01％-0.05％，纳米晶金刚石颗粒大小为10nm-100nm，超声震荡处理时间为5-30min。超声完成后，将材料取出，使用去离子水和/或无水乙醇冲洗干净后，再烘干。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，步骤七中，所述金刚石强化层的沉积工艺为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5％-10％，沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa，沉积时长为16-24h。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，步骤七中，炉内气体包含含碳气体、氢气。氢气即可作为化学沉积过程中的稀释气体，又作为刻蚀气体，在实际操作过程中，待沉积完成后，先关闭含碳气体，继续通入一段时间的氢气，用来刻蚀金刚石强化层表面的石墨相。在实际操作过程中，需要多面进行沉积时，先完成某一面中的金刚石强化层沉积后，取出冷却、洗涤、烘干后再进行其他层的沉积。
通过采用添加金刚石强化层，由于金刚石的体量大幅提升，可以极大地增加复合材料热导率，另外金刚石强化层与硅片的热膨胀系数更为接近，因而更利于在电子封装方面的应用。
本发明一种高体量金刚石增强金属基复合材料的应用，将所述高体量金刚石增强金属基复合材料用于电子封装材料。
有益效果
本发明通过化学气相沉积方式在复合材料表面沉积纯金刚石层，提高复合材料中金刚石的体量来大幅度提高热导率，同时，由于沉积的纯金刚石层硬度均匀，易加工，更方便的应用于各个领域。
在本发明中，在硼掺杂金刚石层沉积至高纯金刚石层表面后，对该表面进行了刻蚀，刻蚀采用活性氢原子，使强化层表面均匀分布微孔或尖锥。这种表面微结构可以大幅度提高金刚石与金属基体的界面结合能力。
另外，对高纯度金刚石层表面进行硼掺杂金刚石的沉积而形成的增强相，在硼掺杂金刚石的沉积时进行了三段不同硼含量的沉积，其中与高纯度金刚石层接触的硼掺杂金刚石底层是作为强化层，通过少量硼的掺杂，保留金刚石的高纯度，而由于金刚石纯度高，金刚石晶粒致密均匀，缺陷少，具有更高的热导率，而在硼掺杂金刚石顶层，是与金属基体复合，适当的掺硼量可以让金刚石与金属基体具有更好的润湿性和界面结合能力，同时由于硼掺杂金刚石层的厚度很薄，保证了增强体的高热导率，极大地增强了复合材料的导热性能。
总之，通过上述的操作，本发明所得高体量金刚石增强金属基复合材料具有高热导率、低热热膨胀系数的特点，同时由于纯金刚石层硬度均匀，易加工，能够更方便的用于满足热导率和热膨胀系数要求越来越严格的热管理材料的各个领域。
具体实施方式
实施例1高体量金刚石增强铜基复合材料(增强体构型为三维网络构型)
(1)衬底的预处理：本例中三维网络构型采用孔径为0.25mm，直径为12.3mm，厚度2.0mm的铜作为衬底。首先按照步骤(2)对三维网络构型的铜箔衬底进行清洗，之后按步骤(2)采用磁控溅射技术在三维网络构型的铜骨架表面沉积厚度为50nm的铬膜作为中间过渡层。
(2)将纳米晶以及(1)中的金属骨架衬底置于烧杯中混合，加热至沸腾，然后置于大功率超声波中震荡，分散均匀后，取出三维连续网络金属骨架衬底烘干，得到网孔中镶嵌大量纳米晶的三维连续网络金属骨架衬底。其中含纳米晶金刚石颗粒的悬浊液中，金刚石颗粒质量分数为0.03％，超声震荡处理时间为30min，超声完成后，将金刚石取出，使用去离子水和/或无水乙醇冲洗干净后，再烘干。
(3)然后采用化学气相沉积于在吸附有纳米金刚石颗粒的三维构型的铜衬底进行金刚石膜的沉积，金刚石沉积工艺：在基体表面采用热丝CVD沉积三维连续网络金刚石，所用的热丝为0.5mm的直钨丝，将直丝完全覆盖在衬底正上方，然后将预处理好的衬底放入HFCVD设备腔体内部，调整热丝-基底间距(8mm)。安装完毕后，关闭舱门抽真空，然后按实验设定的气源浓度比通入氢气、甲烷，当反应气源混合均匀后，关闭抽气阀，调节微调阀将腔体内的气压调整为设定压强。然后打开电源调节电流，把热丝加热到设定温度，同时需要观察沉积室内气压，沉积完毕后，通过调节电流大小来调控沉积室温度进行降温，此时需要关闭CH4，仅使用H2来蚀刻金刚石表面的石墨相。本实例所用的沉积参数：气体比H2:CH4＝98sccm:2.0sccm，沉积时间为14h。沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃；金刚石层厚度为20-40μm。
(4)在金刚石表面采有热丝气相沉积硼掺杂金刚石层，所用的热丝为
Figure BDA0002485611070000111
的直钨丝，将直丝完全覆盖在衬底正上方，然后将预处理好的衬底放入HFCVD设备腔体内部，调整热丝-基底间距(8mm)。安装完毕后，关闭舱门抽真空，然后按实验设定的气源浓度比通入氢气、甲烷和硼烷(实验所用的乙硼烷为B2H6:H2＝5:95的混合气体)，当反应气源混合均匀后，关闭抽气阀，调节微调阀将腔体内的气压调整为设定压强。然后打开电源调节电流，把热丝加热到设定温度，同时需要观察沉积室内气压，如有变动需用微调阀继续调整，最后开始沉积掺硼金刚石薄膜。沉积完毕后，通过调节电流大小来调控沉积室温度进行降温，此时需要关闭CH4和B2H6，仅使用H2来蚀刻金刚石表面的石墨相。本实例所用的沉积参数：具体沉积参数为：第一阶段，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.2sccm:2.0sccm，沉积时间1h，第二阶段气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.4sccm:2.0sccm，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，沉积时间1h，第三阶段，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.6sccm:2.0sccm，沉积时间为2h。沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃；掺硼金刚石膜层厚度为1-2μm。
(5)将得到的高性能硼掺杂金刚石薄膜材料放入真空管式炉中进行热处理，两端不封闭，压强为105Pa，设置温度为800℃，保持60min。
(6)将(5)中得到的金刚石增强体定向均匀排布于模具中，将高导连续金刚石增强体阵列骨架体积的2倍的铜-锆合金放置在骨架上方，其中锆质量含量为5wt％。然后将磨具放入熔渗装置中，设置加热温度为1350℃，加热速率为每分钟12℃，最终在1350℃保温30分钟，保温时候压强为5MPa，随后自然冷却至室温，取出样品，通过抛光去除表面金属，清洗后获得复合材料.
(7)采用热丝CVD沉积金刚石强化层：保持热丝与基体表面距离为8m升温过程中调节氢气气体流量保持98sccm，往炉内通入甲烷，沉积压强为3kpa，沉积温度为850℃，气体流速比：H2:CH4＝98sccm:2.0sccm。沉积16h，沉积完毕后停止通入甲烷，在850℃下氢气刻蚀30min除去表面形成的石墨相，而后随炉冷却后取出，用无水乙醇清洗表面，随后放入炉中按上述操作继续沉积另一面；获得复合材料。
(8)将制备好的复合材料通过激光闪射法测试热导率，热导率达到了845W/mK。
实施例2高体量金刚石增强铜基复合材料(增强体构型为三维网络构型与零维颗粒构型的耦合)
(1)(衬底的预处理：本例中三维网络构型采用孔径为0.25mm，直径为12.3mm，厚度2.0mm的铜作为衬底，零维颗粒构型平均尺寸为50μm的天然金刚石颗粒。首先按照步骤(2)对金属铜骨架的三维网络衬底进行清洗，之后按步骤(2)采用磁控溅射技术在铜三维网络骨架表面沉积厚度为50nm的铬膜作为中间过渡层。
(2)将纳米晶粒以及(1)中的三维金属骨架衬底置于烧杯中混合，加热至沸腾，然后置于大功率超声波中震荡，分散均匀后，取出三维连续网络金属骨架衬底烘干，得到网孔中镶嵌大量纳米晶粒的三维连续网络金属骨架衬底。其中含纳米晶粒的悬浊液中，金刚石混合颗粒质量分数为0.03％，纳米晶粒平均尺寸为25nm。超声震荡处理时间为30min，超声完成后，将金属骨架衬底取出，使用去离子水和/或无水乙醇冲洗干净后，再烘干。
(3)然后采用化学气相沉积于在吸附有纳米金刚石颗粒的三维构型的铜衬底进行金刚石膜的沉积，金刚石沉积工艺：在基体表面采用热丝CVD沉积三维连续网络金刚石，所用的热丝为0.5mm的直钨丝，将直丝完全覆盖在衬底正上方，然后将预处理好的衬底放入HFCVD设备腔体内部，调整热丝-基底间距(8mm)。安装完毕后，关闭舱门抽真空，然后按实验设定的气源浓度比通入氢气、甲烷，当反应气源混合均匀后，关闭抽气阀，调节微调阀将腔体内的气压调整为设定压强。然后打开电源调节电流，把热丝加热到设定温度，同时需要观察沉积室内气压，沉积完毕后，通过调节电流大小来调控沉积室温度进行降温，此时需要关闭CH4，仅使用H2来蚀刻金刚石表面的石墨相。本实例所用的沉积参数：气体比H2:CH4＝98sccm:2.0sccm，沉积时间为14h。沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃；金刚石层厚度为10-30μm。
(4)：在金刚石表面采有热丝气相沉积硼掺杂金刚石层，所用的热丝为
Figure BDA0002485611070000131
的直钨丝，将直丝完全覆盖在衬底正上方，然后将预处理好的衬底放入HFCVD设备腔体内部，调整热丝-基底间距(8mm)。安装完毕后，关闭舱门抽真空，然后按实验设定的气源浓度比通入氢气、甲烷和硼烷(实验所用的乙硼烷为B2H6:H2＝5:95的混合气体)，当反应气源混合均匀后，关闭抽气阀，调节微调阀将腔体内的气压调整为设定压强。然后打开电源调节电流，把热丝加热到设定温度，同时需要观察沉积室内气压，如有变动需用微调阀继续调整，最后开始沉积掺硼金刚石薄膜。沉积完毕后，通过调节电流大小来调控沉积室温度进行降温，此时需要关闭CH4和B2H6，仅使用H2来蚀刻金刚石表面的石墨相。本实例所用的沉积参数：具体沉积参数为：第一阶段，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.2sccm:2.0sccm，沉积时间1h，第二阶段气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.4sccm:2.0sccm，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，沉积时间1h，第三阶段，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.6sccm:2.0sccm，沉积时间为2h。沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃；掺硼金刚石膜层厚度为1-2μm。
(5)将得到的高性能硼掺杂金刚石薄膜材料与硼掺杂零维构型金刚石晶粒同时置于瓶中混合，加热至沸腾，然后置于大功率超声波中震荡，分散均匀后，取出金刚石增强体烘干，得到网孔中镶嵌大量零维金刚石颗粒增强体的三维金刚石增强体。其中含零维金刚石颗粒增强体的悬浊液中，金刚石混合颗粒质量分数为0.05％，零维金刚石颗粒平均尺寸为50μm。超声震荡处理时间为30min，超声完成后，将内含零维金刚石颗粒的三维网络构型金刚石取出，使用去离子水和/或无水乙醇冲洗干净后，再烘干。
(6)将得到的高性能硼掺杂金刚石薄膜材料放入真空管式炉中进行热处理，两端不封闭，压强为105Pa，设置温度为800℃，保持60min。
(7)将(6)中得到的金刚石增强体定向均匀排布于模具中，将高导连续金刚石增强体阵列骨架体积的2倍的铜-锆合金放置在骨架上方，其中锆质量含量为0.3wt％。然后将磨具放入熔渗装置中，设置加热温度为1350℃，加热速率为每分钟12℃，最终在1350℃保温30分钟，保温时候压强为5MPa，随后自然冷却至室温，取出样品，通过抛光去除表面金属，清洗后获得复合材料.
(8)将(7)中制备好的复合材料采用磁控溅射技术在表面沉积厚度为50nm的铬膜作为中间过渡层，之后放入含有纳米晶粒悬浊液中混合，加热至沸腾，然后置于大功率超声波中震荡，分散均匀后，取出复合材料，使用去离子水和/或无水乙醇冲洗干净后，再烘干。其中含纳米晶粒的悬浊液中，金刚石混合颗粒质量分数为0.03％，纳米晶粒平均尺寸为25nm。超声震荡处理时间为30min，
(9)采用热丝CVD沉积金刚石强化层：保持热丝与基体表面距离为8m升温过程中调节氢气气体流量保持98sccm，往炉内通入甲烷，沉积压强为3kpa，沉积温度为850℃，气体流速比：H2:CH4＝98sccm:2.0sccm。沉积16h，沉积完毕后停止通入甲烷，在850℃下氢气刻蚀30min除去表面形成的石墨相，而后随炉冷却后取出，用无水乙醇清洗表面，随后放入炉中按上述操作继续沉积另一面；获得复合材料。
(10)将制备好的复合材料通过激光闪射法测试热导率，热导率达到了952W/mK。
实施例3高体量金刚石增强钛基复合材料(金属基体为钛-锆合金，增强体构型为三维网络构型与零维颗粒构型的耦合)
(1)衬底的预处理：本例中三维网络构型采用孔径为0.20mm，直径为12mm，厚度2.0mm的铜作为衬底，零维颗粒构型平均尺寸为50μm的天然金刚石颗粒。首先按照步骤(2)对金属铜骨架的三维网络衬底进行清洗，之后按步骤(2)采用磁控溅射技术在铜三维网络骨架表面沉积厚度为50nm的铬膜作为中间过渡层。
(2)将纳米晶粒以及(1)中的三维金属骨架衬底置于烧杯中混合，加热至沸腾，然后置于大功率超声波中震荡，分散均匀后，取出三维连续网络金属骨架衬底烘干，得到网孔中镶嵌大量纳米晶粒的三维连续网络金属骨架衬底。其中含纳米晶粒的悬浊液中，金刚石混合颗粒质量分数为0.03％，纳米晶粒平均尺寸为25nm。超声震荡处理时间为30min，超声完成后，将金属骨架衬底取出，使用去离子水和/或无水乙醇冲洗干净后，再烘干。
(3)然后采用化学气相沉积于在吸附有纳米金刚石颗粒的三维构型的铜衬底进行金刚石膜的沉积，金刚石沉积工艺：在基体表面采用热丝CVD沉积三维连续网络金刚石，所用的热丝为0.5mm的直钨丝，将直丝完全覆盖在衬底正上方，然后将预处理好的衬底放入HFCVD设备腔体内部，调整热丝-基底间距(8mm)。安装完毕后，关闭舱门抽真空，然后按实验设定的气源浓度比通入氢气、甲烷，当反应气源混合均匀后，关闭抽气阀，调节微调阀将腔体内的气压调整为设定压强。然后打开电源调节电流，把热丝加热到设定温度，同时需要观察沉积室内气压，沉积完毕后，通过调节电流大小来调控沉积室温度进行降温，此时需要关闭CH4，仅使用H2来蚀刻金刚石表面的石墨相。本实例所用的沉积参数：气体比H2:CH4＝98sccm:2.0sccm，沉积时间为14h。沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃；金刚石层厚度为10-30μm。
(4)：在金刚石表面采有热丝气相沉积硼掺杂金刚石层，所用的热丝为
Figure BDA0002485611070000151
的直钨丝，将直丝完全覆盖在衬底正上方，然后将预处理好的衬底放入HFCVD设备腔体内部，调整热丝-基底间距(8mm)。安装完毕后，关闭舱门抽真空，然后按实验设定的气源浓度比通入氢气、甲烷和硼烷(实验所用的乙硼烷为B2H6:H2＝5:95的混合气体)，当反应气源混合均匀后，关闭抽气阀，调节微调阀将腔体内的气压调整为设定压强。然后打开电源调节电流，把热丝加热到设定温度，同时需要观察沉积室内气压，如有变动需用微调阀继续调整，最后开始沉积掺硼金刚石薄膜。沉积完毕后，通过调节电流大小来调控沉积室温度进行降温，此时需要关闭CH4和B2H6，仅使用H2来蚀刻金刚石表面的石墨相。本实例所用的沉积参数：具体沉积参数为：第一阶段，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.2sccm:2.0sccm，沉积时间1h，第二阶段气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.4sccm:2.0sccm，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，沉积时间1h，第三阶段，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.6sccm:2.0sccm，沉积时间为2h。沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃；掺硼金刚石膜层厚度为1-2μm。
(5)将得到的高性能硼掺杂金刚石薄膜材料与硼掺杂零维构型金刚石晶粒同时置于瓶中混合，加热至沸腾，然后置于大功率超声波中震荡，分散均匀后，取出金刚石增强体烘干，得到网孔中镶嵌大量零维金刚石颗粒增强体的三维金刚石增强体。其中含零维金刚石颗粒增强体的悬浊液中，金刚石混合颗粒质量分数为0.05％，零维金刚石颗粒平均尺寸为50μm。超声震荡处理时间为30min，超声完成后，将内含零维金刚石颗粒的三维网络构型金刚石取出，使用去离子水和/或无水乙醇冲洗干净后，再烘干。
(6)将得到的高性能硼掺杂金刚石薄膜材料放入真空管式炉中进行热处理，两端不封闭，压强为105Pa，设置温度为800℃，保持60min。
(7)将(6)中得到的金刚石增强体定向均匀排布于模具中，将高导连续金刚石增强体阵列骨架体积的2倍的纯钛放置在骨架上方，然后将磨具放入熔渗装置中，设置加热温度为1750℃，加热速率为每分钟12℃，最终在1750℃保温30分钟，保温时候压强为5MPa，随后自然冷却至室温，取出样品，通过抛光去除表面金属，清洗后获得复合材料.
(8)将(7)中制备好的复合材料采用磁控溅射技术在表面沉积厚度为50nm的铬膜作为中间过渡层，之后放入含有纳米晶粒悬浊液中混合，加热至沸腾，然后置于大功率超声波中震荡，分散均匀后，取出复合材料，使用去离子水和/或无水乙醇冲洗干净后，再烘干。其中含纳米晶粒的悬浊液中，金刚石混合颗粒质量分数为0.03％，纳米晶粒平均尺寸为25nm。超声震荡处理时间为30min，
(9)采用热丝CVD沉积金刚石强化层：保持热丝与基体表面距离为8m升温过程中调节氢气气体流量保持98sccm，往炉内通入甲烷，沉积压强为3kpa，沉积温度为850℃，气体流速比：H2:CH4＝98sccm:2.0sccm。沉积16h，沉积完毕后停止通入甲烷，在850℃下氢气刻蚀30min除去表面形成的石墨相，而后随炉冷却后取出，用无水乙醇清洗表面，随后放入炉中按上述操作继续沉积另一面；获得复合材料。
(10)将制备好的复合材料通过激光闪射法测试热导率，热导率达到了908W/mK。
实施例4.高体量金刚石增强铜基复合材料(增强体构型为零维金刚石颗粒)
(1)准备粒度为80μm的金刚石颗粒放入溶液中，超声震荡处理时间为10min，超声完成后，将金刚石颗粒取出，使用去离子水和/或无水乙醇冲洗干净后，再烘干。
(2)在金刚石表面采用热丝气相沉积硼掺杂金刚石层，所用的热丝为
Figure BDA0002485611070000171
的直钨丝，将直丝完全覆盖在衬底正上方，然后将准备好的金刚石颗粒放入HFCVD设备腔体内部，调整热丝-基底间距(8mm)。安装完毕后，关闭舱门抽真空，然后按实验设定的气源浓度比通入氢气、甲烷和硼烷(实验所用的乙硼烷为B2H6:H2＝5:95的混合气体)，当反应气源混合均匀后，关闭抽气阀，调节微调阀将腔体内的气压调整为设定压强。然后打开电源调节电流，把热丝加热到设定温度，同时需要观察沉积室内气压，如有变动需用微调阀继续调整，最后开始沉积掺硼金刚石薄膜。沉积完毕后，通过调节电流大小来调控沉积室温度进行降温，此时需要关闭CH4和B2H6，仅使用H2来蚀刻金刚石表面的石墨相。本实例所用的沉积参数：具体沉积参数为：第一阶段，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.2sccm:2.0sccm，沉积时间1h，第二阶段气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.4sccm:2.0sccm，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，沉积时间1h，第三阶段，沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃，气体流速比H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.6sccm:2.0sccm，沉积时间为2h。沉积压强为3kPa，沉积温度为850℃；掺硼金刚石膜层厚度为2μm。
(3)将得到的高性能硼掺杂金刚石薄膜材料放入真空管式炉中进行热处理，两端不封闭，压强为105Pa，设置温度为800℃，保持60min。
(4)将(3)中得到的颗粒金刚石增强体模具堆积中，将金刚石增强体体积的2倍的铜-锆合金放置在磨具上方，其中锆质量含量为0.3wt％。然后将磨具放入熔渗装置中，设置加热温度为1350℃，加热速率为每分钟12℃，最终在1350℃保温30分钟，保温时候压强为5MPa，随后自然冷却至室温，取出样品，通过抛光去除表面金属，清洗后获得材料。
(5)将(4)中制备好的复合材料采用磁控溅射技术在表面沉积厚度为50nm的铬膜作为中间过渡层，之后放入含有纳米晶粒悬浊液中混合，加热至沸腾，然后置于大功率超声波中震荡，分散均匀后，取出复合材料，使用去离子水和/或无水乙醇冲洗干净后，再烘干。其中含纳米晶粒的悬浊液中，金刚石混合颗粒质量分数为0.03％，纳米晶粒平均尺寸为25nm。超声震荡处理时间为30min，
(6)采用热丝CVD沉积金刚石强化层：保持热丝与基体表面距离为8m升温过程中调节氢气气体流量保持98sccm，往炉内通入甲烷，沉积压强为3kpa，沉积温度为850℃，气体流速比：H2:CH4＝98sccm:2.0sccm。沉积16h，沉积完毕后停止通入甲烷，在850℃下氢气刻蚀30min除去表面形成的石墨相，而后随炉冷却后取出，用无水乙醇清洗表面，随后放入炉中按上述操作继续沉积另一面；获得复合材料。
(7)将制备好的复合材料通过激光闪射法测试热导率，热导率达到了748W/mK。
对比例1
其他条件与实施例1相同，但将铜与金刚石复合后不再次添加强化层，(即(6)中获得最终的复合材料)此时复合材料热导率为687W/mk，低于最后额外添加金刚石强化层的复合材料热导率(845W/mk)。
对比例2
其他条件与实施例1相同，但在(7)中沉积时间为8h，最终制备的复合材料热导率为768W/mk,低于实施例1中获得的复合材料热导率(845W/mk)。
对比例3
其他条件与实施例1相同，仅是在沉积金刚层时，不进行梯度硼沉积，仅采用一段沉积，沉积时控制H2:B2H6:CH4＝98sccm:0.4sccm:2.0sccm，沉积时间为4h，所制备好的复合材料最终测得的热导率为705W/mk。低于实施例中制备的复合材料热导率(845W/mk)。
对比例4
其他条件与实施例2相同，但在(8)中不添加中间过渡层，最后制备出复合材料热导率为827W/mk，低于实施例中制备的复合材料热导率(952W/mk)。

Claims (10)

1.一种高体量金刚石增强金属基复合材料，其特征在于：所述高体量金刚石增强金属基复合材料包含梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料、金刚石层强化相，所述金刚石层强化相包覆于梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料的表面；所述梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料包含梯度硼掺杂金刚石增强体、金属基体；所述梯度硼掺杂金刚石增强体包括无掺杂的金刚石增强体、以及设置于金刚石增强体表面的梯度硼掺杂金刚石改性层。
2.根据权利要求1所述的一种高体量金刚石增强金属基复合材料，其特征在于：
所述金刚石层强化相在高体量金刚石增强金属基复合材料中的体积分数为15-30％；
所述梯度硼掺杂金刚石改性层在梯度硼掺杂金刚石增强体中的体积分数≤3％。
3.根据权利要求1所述的一种高体量金刚石增强金属基复合材料，其特征在于：
所述的金刚石增强体的构型包含零维颗粒构型、一维线状构型、二维片状构型、三维连续网络骨架构型的中一种或多种；
所述零维颗粒构型的金刚石增强体为高温高压法制备的纯金刚石或天然金刚石；所述一维线状构型、二维片状构型、三维连续网络骨架构型的金刚石增强体为通过化学气相沉积于相应构型的衬底表面而得；
所述的梯度硼掺杂金刚石改性层通过化学气相沉积于金刚石增强体表面；
所述金刚石层强化相通过化学气相沉积于梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料的表面。
4.根据权利要求1所述的一种高体量金刚石增强金属基复合材料，其特征在于：
所述梯度硼掺杂金刚石改性层由下至上，依次包括硼含量梯度增加的硼掺杂金刚石底层、硼掺杂金刚石中层、硼掺杂金刚石顶层；所述硼掺杂金刚石底层中，按原子比计，B/C为3333-8332ppm；所述硼掺杂金刚石中层中，按原子比计，B/C为9999-15000ppm；所述硼掺杂金刚石顶层中，按原子比计，B/C为16665-21665ppm。
5.根据权利要求1所述的一种高体量金刚石增强金属基复合材料，其特征在于：所述的金属基体包含铜、镍、铌、钽、钛、钴、钨、钼、铬中的一种或多种；
所述的梯度硼掺杂金刚石增强体表面或金属基体中还含有少量可形成碳化物合金元素，所述合金化元素选自B、Si、Ti、Cr、Zr、Nb、Ta、W、Mo中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的一种高体量金刚石增强金属基复合材料，其特征在于：所述的金刚石增强体的构型为三维连续网络骨架构型和零维颗粒构型；
其中三维连续网络骨架构型的金刚石增强体在硼掺杂金刚石增强金属基复合材料中的体积分数10-40％，优选为10-20vol％；零维颗粒构型的金刚石增强体在硼掺杂金刚石增强金属基复合材料中的体积分数10-40％，优选为10-25vol％，所述零维颗粒构型的金刚石增强体的颗粒尺寸为10μm-80μm；
所述三维连续网络骨架构型的金刚石增强体包含三维连续网络金属骨架、以及设置于三维连续网络金属骨架表面的金刚石层；
所述三维连续网络金属骨架中的金属选自镍、铜、钛、铬、铁、硅、铝、铌、钽、钨、钼、锆中的一种或多种；所述三维连续网络金属骨架孔径为0.01-10mm，开孔率为40％-99％，孔洞均匀分布或随机分布；所述三维连续网络金属骨架结构为平面结构或三维立体结构；
所述高体量金刚石增强金属基复合材料还包含第一过渡层，第二过渡层，所述第一过渡层位于三维连续网络金属骨架与金刚石层中间；所述第二过渡层位于梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料与金刚石层强化相中间；
所述第一过渡层，第二过渡层材料均选自镍、铌、钽、钛、钴、钨、钼、铬中的一种或多种的复合，所述第一过渡层，第二过渡层的厚度均为10-30μm。
7.制备如权利要求6所述的一种高体量金刚石增强金属基复合材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、三维连续网络金属骨架种植籽晶
将三维连续网络金属骨架或设置有第一过渡层的三维连续网络金属骨架置于含纳米晶金刚石颗粒的悬浊液中，加热至沸腾，超声处理，烘干；获得表面吸附有纳米晶金刚石颗粒的三维连续网络金属骨架；
步骤二、沉积金刚石层
将步骤一中所得表面吸附有纳米晶金刚石颗粒的三维连续网络金属骨架置于化学气相沉积炉中沉积金刚石层，
步骤三、沉积梯度硼掺杂金刚石改性层
在步骤二所得金刚石层的表面继续进行化学气相沉积炉中沉积梯度硼掺杂金刚石改性层，获得三维连续网络骨架构型的梯度硼掺杂金刚石增强体；
步骤四、添加零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体
将步骤三中获得的三维连续网络骨架构型的梯度硼掺杂金刚石增强体置于含零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体的悬浊液中；加热至沸腾，超声处理，烘干，使得零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体镶嵌于三维连续网络骨架构型的梯度硼掺杂金刚石增强体的孔隙中，
步骤五、热处理
将步骤四中所得三维连续网络骨架构型的梯度硼掺杂金刚石增强体于空气气氛下进行热处理，获得活化的梯度硼掺杂金刚石增强体；
步骤六、梯度硼掺杂金刚石增强体与金属基体复合
采用压力熔渗工艺将金属熔渗至梯度硼掺杂金刚石增强体中，冷却，即获得梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料；
步骤七、沉积金刚石强化层
将步骤六中制备的复合材料置于含纳米晶金刚石颗粒的悬浊液中，加热至沸腾，超声处理，烘干，随后置于化学气相沉积炉中，沉积金刚石强化层，获得高体量金刚石增强金属基复合材料。
8.根据权利要求7所述的一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤一中；所述含纳米晶颗粒的悬浊液中纳米晶金刚石颗粒质量分数为0.01％-0.05％，纳米晶金刚石颗粒大小为10nm-100nm；步骤一中；超声处理时间为5-30min；
步骤二中，所述沉积金刚石层的工艺为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比0.5-10.0％；沉积温度为600-1000℃，沉积气压103-104Pa；沉积的时间为12-24h；
步骤三中，所述沉积梯度硼掺杂金刚石改性层的工艺为：共进行三段沉积，第一段沉积时，含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5％-10％；含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.005％-0.0075％；第一段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa，时间为0.5-1.0h；第二段沉积时，含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5％-10％；含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.015％-0.0225％第二段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa，时间为0.5-1.0h，第三段沉积时，含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5％-10％；含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.025％-0.0325％；第三段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa；时间为1.0-2.0h；
沉积完成后于700-900℃在氢气气氛下对梯度硼掺杂金刚石改性层进行刻蚀。
9.根据权利要求7所述的一种高体量金刚石增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤四中，所述含零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体的悬浊液中，零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体的质量分数为0.01％-0.1％，零维颗粒构型的梯度硼掺杂金刚石增强体的大小为10μm-80μm；超声处理时间为5-30min；
步骤五中，所述热处理温度为700-1000℃，处理时间为30-100min；炉内压强为10Pa-105Pa；
步骤六中，所述金属熔渗的过程为：将金属置于活化的梯度硼掺杂金刚石增强体的上方，然后加热使金属熔融，金属熔融后保温20min-40min，保温过程中，同时施加3-10MPa的压力，然后冷却；
所述步骤七中，在步骤六中得到的梯度硼掺杂金刚石增强金属基复合材料的表面先设置第二过渡层，再置于含纳米晶金刚石颗粒的悬浊液中，
步骤七中，所述含纳米晶颗粒的悬浊液中纳米晶金刚石颗粒质量分数为0.01％-0.05％，纳米晶金刚石颗粒大小为10nm-100nm，超声震荡处理时间为5-30min；
步骤七中，所述金刚石强化层的沉积工艺为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5％-10％，沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa，沉积时长为16-24h。
10.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高体量金刚石增强金属基复合材料的应用，其特征在于：将所述高体量金刚石增强金属基复合材料用于电子封装材料。
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