CN113737072A - 一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，将掺杂金刚石颗粒置于模具A中，金属锭置于模具B中，然后再共同置于加热设备中，所述模具A与模具B之间具有通道，将机械加工的金属材料置于通道入口和/或将可机械加工的金属材料按成品形态制成模板，置于所述掺杂金刚石颗粒中，将掺杂金刚石颗粒分割成成品形态，采用气氛压力辅助熔渗工艺技术，以高纯气体为压力源，作用在熔融液态金属基表面，以实现金刚石与金属基材料高密度复合；本发明能有效克服渗透中的毛细力，实现高致密压渗成型，所制得的材料热导率较高、热膨胀系数可调，且该材料设有可机械加工材料，便于材料后期加工处理。

Description

一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法。
背景技术
随着信息技术的飞速发展，电子及半导体器件的集成度不断增加，使得器件的功率密度越来越大，发热量迅速攀升，热量不及时散出导致的温升将严重影响器件的工作效率和使用寿命。
近年来，随着金刚石制备技术的飞速发展，人造金刚石的品质和制备成本得到极大改善。以金刚石为导热填料的金属基复合材料因其优异的导热性能、可调控的热膨胀系数及轻质的特点，在高性能热管理材料的研制中展现了更具竞争力的应用前景。
金刚石/金属基体制成的金属基复合材料,具有高比强度及硬度。在加工这类材料时,硬质、脆性相容易带来一系列有关表面粗糙度和快速切削磨损的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，本发明不仅能提供高热导率材料且解决后期加工难度问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料，包括如下步骤：将掺杂金刚石颗粒置于模具A中，金属锭置于模具B中，然后再共同置于加热设备中，所述模具A与模具B之间具有通道，将机械加工的金属材料置于通道入口和/或将可机械加工的金属材料按成品形态制成模板，置于所述掺杂金刚石颗粒中，将掺杂金刚石颗粒分割成成品形态，然后对加热设备抽真空至100Pa后，加热使金属锭熔化，所得熔体继续保温至温度均匀，然后通入保护气氛加压，熔体经过通道入口流进模具A并渗入掺杂金刚石颗粒之间构成的孔隙中，冷却后，取出复合材料坯料，将可机械加工的金属材料加工掉，即得金刚石/金属基复合材料；所述可机械加工的金属材料的熔点≥1650℃，所述金属锭中的金属熔点≤1450℃。
本发明的制备方法，本发明的制备方法采用气体压力辅助熔渗工艺技术，以高纯气体为压力源，作用在熔融液态金属基表面，实现金刚石与金属基材料高密度复合。在本发明中以模具A作为复合材料坯料的基础模具，当所得成品形态即为模具A腔体的尺寸时，仅在通道入口设置可机械加工的金属材料，后续将可机械加工的金属材料加工掉，即可避免熔体入口在渗入熔融态金属时所产生的不均匀或者金刚石与金属基的界面，而当需要更小尺寸的成品时，将可机械加工的金属材料制成相应的模板，将核壳结构掺杂金刚石颗粒分割成成品形态，所得的复合材料坯料，后期将可机械加工的金属材料加工掉，即得所需结构的金刚石/金属基复合材料。
本发明可实现金刚石/金属基复合材料的加工，主要是发明人意外的发现，熔体可以通过可机械加工的金属材料，因此即使置于通道入口，也不会影响熔体的渗入模具A中，同时在模具中加入模板，也不会影响到熔体的流动，因此不会影响到金刚石/金属基复合材料的成型。
优选的方案，所述可机械加工的金属材料中的金属选自钨、钼、钽、铌、铪、铬、钒、锆、钛中的至少一种。
优选的方案，所述模板的构型选自块体构型、三维泡沫网状、网格构型，棒状构型、片状构型、颗粒状构型中任意一种。
优选的方案，所述金属锭中的金属包含基体金属以及添加剂，所述基体金属选自Cu、Al、Ag、Ti、Mg、Zn中的一种，所述添加剂选自镧、铈、钕、铕、钆、镝、钬、镱、镥、钇、钪中至少一种，所述添加剂的加入量为基体金属的0.05-1％。
发明人发现，加入少量稀土与基体金属一起形成熔体，可以细化基体晶粒、净化金刚石与基体的界面，促进基体中碳化物形成与金刚石之间的反应，提高金属基体和金刚石的粘接状况，从而改善基体与金刚石的界面结合状态。
优选的方案，所述掺杂金刚石颗粒在金刚石/金属基复合材料中体积分数为30％～80％。
优选的方案，所述掺杂金刚石颗粒由金刚石颗粒以及金刚石表面改性层构成，所述金刚石表面改性层从内至外依次包括金刚石过渡层，掺杂金刚石外壳层；所述金刚石颗粒为单晶结构，所述金刚石过渡层为多晶结构。
本发明以掺杂金刚石颗粒作为金刚石增强体，其以金刚石颗粒为核心，在其表面先设置多晶金刚石过渡层，再设置掺杂金刚石外壳层，其中高纯多晶金刚石过渡层原位生长于单晶金刚石颗粒，保持单晶金刚石原有的性能，如高热导率，高硬度高耐磨等性能，而掺杂金刚石外壳涂层可于多晶的金刚石过渡层表面原位生长，其可以解决金刚石与金属的界面结合问题，提高金刚石与金属的润湿性。
在本发明中，金刚石颗粒即可以为高温高压法制备的纯单晶金刚石也可以是天然单晶金刚石。
优选的方案，所述金刚石过渡层的厚度为5nm～2μm。
优选的方案，所述掺杂金刚石外壳层的厚度为5nm～100μm，掺杂方式包含恒定掺杂、多层变化掺杂、梯度掺杂的一种或多种组合，掺杂元素选自硼、氮、磷、锂中的一种或多种。
进一步的优选，所述掺杂金刚石外壳层的掺杂方式为梯度掺杂，所述梯度掺杂的方式为掺杂元素的浓度由内至外由0ppm递增至3000-3000ppm。
优选的方案，所述金刚石增强体的制备过程为，先采用化学沉积的方式于金刚石颗粒的表面沉积多晶金刚石过渡层，再采用热丝化学气相沉积于多晶金刚石过渡层表面生长掺杂金刚石外壳层。
进一步的优选，采用热丝化学气相沉积的过程为：通过气体的质量流量比为氢气：甲烷：掺杂气源＝97：2：0.1-0.7，生长压力为2-5Kpa，生长温度为800-850℃，生长次数为2-6次，每生长1次，将载体颗粒取出，摇晃载体颗粒后，再继续生长，单次生长的时间为1-20h，所述掺杂气源选自氨气、磷化氢、硅烷中的至少一种。
更进一步的优选，当所述掺杂金刚石外壳层的掺杂方式为梯度掺杂时，气体流量分三段通入，第一段时通入气体的质量流量比为:CH4:H2:掺杂气源＝2:97:0.1-0.25；第二段时通入气体的质量流量比为CH4:H2:掺杂气源＝2:97:0.3-0.45；第三段时，通入气体的质量流量比为CH4:H2:掺杂气源＝2:97：0.5-0.6。
优选的方案，所述金刚石表面改性层还包含涂层、多孔层和修饰层中的至少一种，其中涂层为设置在掺杂金刚石外壳层表面的化学气相沉积硼膜，所述化学气相沉积硼膜的厚度为10nm-200μm；所述多孔层是指将外壳层表面刻蚀成多孔结构，所述修饰层为金刚石表面改性层的最外层，包含金属修饰、碳材料修饰、有机物修饰中一种或多种组合。
在实际操作过程中，多孔层的刻蚀可以通过等离子体刻蚀、高温氧化刻蚀、纳米金属纳米粒子刻蚀中的一种或多种组合技术。
优选的方案，所述真空度为10～100pa。
优选的方案，所述加热温度300～1450℃，升温速率为5～15℃/min
优选的方案，所述保护气氛选N2气氛、Ar气氛中的一种，所述保护气氛的压力为2～15Mpa。
有益效果
本发明的制备方法，本发明的制备方法采用气体压力辅助熔渗工艺技术，以高纯气体为压力源，作用在熔融液态金属基表面，实现金刚石与金属基材料高密度复合。在本发明中以模具A作为复合材料坯料的基础模具，当所得成品形态即为模具A的尺寸时，仅在通道入口设置可机械加工的金属材料，后续将可机械加工的金属材料加工掉，即可避免熔体入口在渗入熔融态金属时所产生的不均匀或金刚石/金属基界面的界面，而当需要更小尺寸的成品时，将可机械加工的金属材料制成相应的模板，将核壳结构掺杂金刚石颗粒分割成成品形态，所得的复合材料坯料，后期将可机械加工的金属材料加工掉，即得所需结构的金刚石/金属基复合材料。
本发明可实现可金刚石/金属基复合材料的加工，主要是发明人意外的发现，熔体可以通过可机械加工的金属材料，因此即使置于通道入口，也不会影响熔体的渗入模具A中，同时在模具中加入模板，也不会影响到熔体的流动，因此不会影响到金刚石/金属基复合材料的成型。
另外，本发明以掺杂金刚石颗粒作为金刚石增强体，其以金刚石颗粒为核心，在其表面先设置多晶金刚石涂层，再设置掺杂金刚石外壳层，其中高纯多晶金刚石涂层原位生长于单晶金刚石颗粒，保持单晶金刚石原有的性能，如高热导率，高硬度高耐磨等性能，而掺杂金刚石外壳涂层可于多晶的金刚石过渡层表面原位生长，其可以解决金刚石与金属的界面结合问题，提高金刚石与金属的润湿性。
本发明的制备方法采用气体压力辅助熔渗工艺技术，以高纯气体为压力源，作用在熔融液态金属基表面，实现金刚石与金属基材料高密度复合。发明人发现与放电等离子体烧结(SPS)、粉末冶金、高温高压等技术相比，气氛加压熔渗技术制备的金刚石/金属基复合材料孔隙率低，微观结构致密，这是因为气体压力能有效克服渗透中的毛细力。内在的毛细管力会阻止了熔化的金属溶液进入金刚石增强体之间的间隙。低孔隙率非常重要，特别是在传热过程中，无空隙的界面可以减少声子的散射。以提升复合材料的高热导率。
综上所述，本发明所制得金刚石/金属基复合材料具有高热导率、低热热膨胀系数的特点，能够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需求。
附图说明
图1本发明实施例1模具示意图，图中1、模具A；2、通道入口，通道入口设置有块状的可机械加工金属材料；3、模具A中用于填充金刚石颗粒的腔体；
图2实施例1中的复合材料坯料；
图3实施例1中加工后的金刚石/金属基复合材料。
图4本发明实施例2中所用模具示意图，图中1、模具A；2、网格结构的可机械加工的金属材料，3、填充有掺杂金刚石颗粒的网格、4、通道入口。
具体实施方式
实施例1
掺杂金刚石颗粒的制备
以粒径为500μm的单晶金刚石颗粒作为原料，先采用化学沉积的方式于金刚石颗粒的表面沉积多晶金刚石过渡层，气氛质量流量比为CH4:H2＝2:98，沉积温度为800℃，生长次数2次，单次沉积时间10min，获得厚度200nm的多晶金刚石过渡层。
再采用热丝化学气相沉积于多晶金刚石过渡层表面生长掺杂金刚石外壳层即得掺杂金刚石颗粒。沉积工艺参数：热丝距离10mm，热丝厚度为0.5mm，生长温度为850℃，沉积压强3KPa，通过控制沉积时间得到金刚石膜厚度2μm；所述化学气相沉积时，通过气体的质量流量比为CH4:H2:B2H6＝2:97:1，生长压力为3Kpa，生长次数为2次，每生长一次，将载体颗粒取出，摇晃载体颗粒后，再继续生长，单次生长的时间为1h，获得厚度2um的多晶掺硼金刚层外壳层。
金刚石/金属基复合材料的制备，
金刚石/金属基复合材料的成品尺寸为40×40×3mm，将掺杂金刚石颗粒置于模具A，模具A的腔体尺寸为40×40×3mm，Cu、镧、铈金属锭置于模具B中，其中镧、铈的质量总和为Cu的0.1％，然后再共同置于加热设备中，所述模具A与模具B之间具有通道，将钨块置于通道入口，然后对加热设备抽真空，待设备真空度低于100Pa后，启动加热程序以10℃/min的炉体升温速率进行加热至1150℃，达到金属熔点以上的熔渗温度使得金属锭熔化，并保温一段时间确保金属锭充分熔融和炉体内各部分温度的均匀；随后通入高纯气体对炉体进行加压至6Mpa，从而使熔体通过通道入口流进模具A并渗入掺杂金刚石颗粒之间构成的孔隙中，冷却后，取出复合材料坯料，将通道入口处的可机械加工的金属材料加工掉，获得四周光滑的金刚石/金属基复合材料，尺寸为40×40×3mm。本发明所得复合材料中，金刚石颗粒的体积分数为65％。
经检测，所得复合材料的性能如下：热导率600W/mK；热膨胀系数6×10-6/K；密度小于6g/cm3；抗弯曲380Mpa；表面粗糙度小于或等于3.2μm；将其用于封装材料可在-50-500℃的温度范围内使用。
实施例2
掺杂金刚石颗粒的制备
以400um的单晶金刚石颗粒作为原料，先采用化学沉积的方式于金刚石颗粒的表面沉积多晶金刚石过渡层，工艺过程为：通入气氛质量流量比为CH4:H2＝2:98，生长次数2次，每次生长的时间为20min，最后获得最度为400nm的多晶金刚石过渡层。
再采用热丝化学气相沉积于多晶金刚石过渡层表面生长掺杂金刚石外壳层即得金刚石增强体。沉积工艺参数：热丝距离10mm，热丝厚度为0.5mm生长温度为850℃，沉积压强3KPa，通过控制沉积时间得到金刚石膜厚度3μm；所述化学气相沉积时，分三段生长沉积，第一段沉积时，通入气体的质量流量比为:CH4:H2:B2H6＝2:97：0.15；第二段沉积通入气体的质量流量比为CH4:H2:B2H6＝2:97:0.35sccm；第三段沉积时，通入气体的质量流量比为CH4:H2:B2H6＝2:97：0.55；生长压力均为3Kpa，，每生长一次，将载体颗粒取出，摇晃载体颗粒后，再继续生长，单次生长的时间为1h。
金刚石/金属基复合材料的制备，
金刚石/金属基复合材料的成品尺寸为10×10×3mm，将掺杂金刚石颗粒置于模具A，模具A的厚度为0.5mm，CuB合金锭、镧、铈金属锭置于模具B中，其中镧、铈的质量总和为Cu的0.1％，然后再共同置于加热设备中，所述模具A与模具B之间具有通道，将钨块置于通道入口，并将钨金属网格材料置于所述掺杂金刚石颗粒中，网格中的网格尺寸为10×10×3mm，将掺杂金刚石颗粒分割成网格，然后对加热设备抽真空，待设备真空度低于100Pa后，启动加热程序以10℃/min的炉体升温速率进行加热至1150℃，达到金属熔点以上的熔渗温度使得金属锭熔化，并保温一段时间确保金属锭充分熔融和炉体内各部分温度的均匀；随后通入高纯气体对炉体进行加压至8Mpa，从而使熔体通过通道入口流进模具A并渗入掺杂金刚石颗粒之间构成的孔隙中，冷却后，取出复合材料坯料，将可机械加工的金属材料加工掉，即得金刚石/金属基复合材料小片，尺寸为10×10×3mm。本发明所得复合材料中，金刚石颗粒的体积分数为65％。
经检测，所得复合材料的性能如下：热导率800W/mK；热膨胀系数5×10-6/K；密度小于6g/cm3；抗弯曲500Mpa；表面粗糙度小于或等于3.2um；将其用于封装材料可在-50-500℃的温度范围内使用。
实施例3
金刚石增强体的制备
以300um的单晶金刚石颗粒作为原料，先采用化学沉积的方式于金刚石颗粒的表面沉积多晶金刚石过渡层，工艺过程为：通入气氛质量流量比为CH4:H2＝2:98，生长次数2次，每次生长的时间为20min，最后获得最度为400nm的多晶金刚石过渡层。
再采用热丝化学气相沉积于多晶金刚石过渡层表面生长掺杂金刚石外壳层即得金刚石增强体。沉积工艺参数：热丝距离10mm，热丝厚度为0.5mm生长温度为850℃，沉积压强3KPa，通过控制沉积时间得到金刚石膜厚度2μm；所述化学气相沉积时，通过气体的质量流量比为CH4:H2:B2H6＝2:97:1，生长压力为3Kpa，生长次数为2次，每生长一次，将载体颗粒取出，摇晃载体颗粒后，再继续生长，单次生长的时间为1h。
再于掺杂金刚石外壳层表面进行化学气相沉积硼膜，工艺：沉积工艺参数：热丝距离30mm，温度为800℃，沉积压强3KPa，通过控制沉积时间得到金刚石膜厚度10um；所述化学气相沉积时，通过气体的质量流量比为H2:B2H6＝95:5，沉积次数为2次，每次沉积一次，将载体颗粒取出，摇晃载体颗粒后，再继续生长，单次生长的时间为4h。
金刚石增强体与金属的复合
金刚石/金属基复合材料的成品尺寸为10×10×3mm，Al金属锭、镧、铈金属锭，掺杂金刚石颗粒置于模具A，模具A的厚度为3mm中，Al金属锭、镧、铈金属锭置于模具B中，其中镧、铈的质量总和为Al的0.1％，然后再共同置于加热设备中，所述模具A与模具B之间具有通道，将钨块置于通道入口，并将钨网格材料置于所述掺杂金刚石颗粒中，网格中的网格尺寸为10×10×3mm，将掺杂金刚石颗粒分割成网格，然后对加热设备抽真空，待设备真空度低于100Pa后，启动加热程序以10℃/min的炉体升温速率进行加热至750℃，达到金属熔点以上的熔渗温度使得金属锭熔化，并保温一段时间确保金属锭充分熔融和炉体内各部分温度的均匀；随后通入高纯气体对炉体进行加压至8Mpa，从而使熔体通过通道入口流进模具A并渗入掺杂金刚石颗粒之间构成的孔隙中，冷却后，取出复合材料坯料，将可机械加工的金属材料加工掉，即得金刚石/金属基复合材料小片，尺寸为10×10×3mm。本发明所得复合材料中，金刚石颗粒的体积分数为65％。
经检测，所得复合材料的性能如下：热导率600W/mK；热膨胀系数6×10-6/K；密度3.2g/cm3；抗弯曲450Mpa；表面粗糙度小于或等于3.2um；将其用于封装材料可在-50-300℃的温度范围内使用。
实施例4
金刚石增强体的制备
以粒径为200μm单晶金刚石颗粒作为原料，先采用化学沉积的方式于金刚石颗粒的表面沉积多晶金刚石过渡层，工艺过程为：通入气氛质量流量比为CH4:H2＝2:98，生长次数2次，每次生长的时间为20min，最后获得最度为200nm的多晶金刚石过渡层。
再采用热丝化学气相沉积于多晶金刚石过渡层表面生长掺杂金刚石外壳层即得金刚石增强体。沉积工艺参数：热丝距离10mm，热丝厚度为0.5mm生长温度为850℃，沉积压强3KPa，通过控制沉积时间得到金刚石膜厚度3μm；所述化学气相沉积时，分三段生长沉积，第一段沉积时，通入气体的质量流量比为:CH4:H2:B2H6＝2:97：0.15；第二段沉积通入气体的质量流量比为CH4:H2:B2H6＝2:97:0.35sccm；第三段沉积时，通入气体的质量流量比为CH4:H2:B2H6＝2:97：0.55；生长压力均为3Kpa，，每生长一次，将载体颗粒取出，摇晃载体颗粒后，再继续生长，单次生长的时间为1h。
然后将掺杂金刚石外壳层采用等离子刻蚀成多孔结构，其工艺条件为设有等离子装置的管式炉中，于温度800℃，在真空度0pa以下，氢气气氛或者氧气气氛辅助，气体流量35sccm，刻蚀时间60min，即得多孔改性层。
然后再于进行金属修饰是通过物理气相沉积技术，在高纯氩气气氛流量为30sccm、真空度0.5～1Pa、温度473KK、功率200W、溅射时间10min；厚度1um；
金刚石/金属基复合材料的制备，
金刚石/金属基复合材料的成品尺寸为10×10×0.5mm，将掺杂金刚石颗粒置于模具A，模具A的厚度为0.5mm中，将Ag金属锭、镧、铈金属锭，置于模具B中，其中镧、铈的质量总和为Cu的0.1％，然后再共同置于加热设备中，所述模具A与模具B之间具有通道，将钨块置于通道入口，并将钨金属网格材料置于所述掺杂金刚石颗粒中，网格中的网格尺寸为10×10×0.5mm，将掺杂金刚石颗粒分割成网格，然后对加热设备抽真空，待设备真空度低于100Pa后，启动加热程序以10℃/min的炉体升温速率进行加热至1050℃，达到金属熔点以上的熔渗温度使得金属锭熔化，并保温一段时间确保金属锭充分熔融和炉体内各部分温度的均匀；随后通入高纯气体对炉体进行加压至10Mpa，从而使熔体通过通道入口流进模具A并渗入掺杂金刚石颗粒之间构成的孔隙中，冷却后，取出复合材料坯料，将可机械加工的金属材料加工掉，即得金刚石/金属基复合材料小片，尺寸为10×10×0.5mm。本发明所得复合材料中，金刚石颗粒的体积分数为70％。
经检测，所得复合材料的性能如下：热导率800W/mK；热膨胀系数4×10-6/K；密度小于7g/cm3；抗弯曲450Mpa；将其用于封装材料可在-50-400℃的温度范围内使用。

Claims (10)

1.一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将掺杂金刚石颗粒置于模具A中，金属锭置于模具B中，然后再共同置于加热设备中，所述模具A与模具B之间具有通道，将机械加工的金属材料置于通道入口和/或将可机械加工的金属材料按成品形态制成模板，置于所述掺杂金刚石颗粒中，将掺杂金刚石颗粒分割成成品形态，然后对加热设备抽真空至100Pa后，加热使金属锭熔化，所得熔体继续保温至温度均匀，然后通入保护气氛加压，熔体经过通道入口流进模具A并渗入掺杂金刚石颗粒之间构成的孔隙中，冷却后，取出复合材料坯料，将可机械加工的金属材料加工掉，即得金刚石/金属基复合材料；所述可机械加工的金属材料的熔点≥1650℃，所述金属锭中的金属熔点≤1450℃。
2.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述可机械加工的金属材料中的金属选自钨、钼、钽、铌、铪、铬、钒、锆、钛中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述模板的构型选自块体构型、三维泡沫网状、网格构型，棒状构型、片状构型、颗粒状构型中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述金属锭中的金属包含基体金属以及添加剂，所述基体金属选自Cu、Al、Ag、Ti、Mg、Zn中的一种，所述添加剂选自镧、铈、钕、铕、钆、镝、钬、镱、镥、钇、钪中至少一种，所述添加剂的加入量为基体金属的0.05-1％。
5.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述掺杂金刚石颗粒在金刚石/金属基复合材料中体积分数为30％～80％。
6.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述掺杂金刚石颗粒由金刚石颗粒以及金刚石表面改性层构成，所述金刚石表面改性层从内至外依次包括金刚石过渡层，掺杂金刚石外壳层；所述金刚石颗粒为单晶结构，所述金刚石过渡层为多晶结构。
7.根据权利要求6所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述金刚石过渡层的厚度为5nm～100μm；
所述掺杂金刚石外壳层的厚度为5nm～100μm，掺杂方式包含恒定掺杂、多层变化掺杂、梯度掺杂的一种或多种组合，掺杂元素选自硼、氮、磷、锂中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述金刚石表面改性层还包含涂层、多孔层和修饰层中的至少一种，其中涂层为设置在掺杂金刚石外壳层表面的化学气相沉积硼膜，所述化学气相沉积硼膜的厚度为10nm-200μm；所述多孔层是指将外壳层表面刻蚀成多孔结构，所述修饰层为金刚石表面改性层的最外层，包含金属修饰、碳材料修饰、有机物修饰中一种或多种组合。
9.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述加热温度300～1450℃，升温速率为5～15℃/min。
10.根据权利要求1所述的一种可机械加工的金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述保护气氛选N2气氛、Ar气氛中的一种，所述保护气氛的压力为2～15Mpa。
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