CN114000004A - 一种复合材料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合材料制备方法，将金刚石颗粒有序排布在基材层的表面上；采用压制模具将金刚石颗粒压入基材层的表面内，得到半成品一；采用基材层的材料填充半成品一上的金刚石颗粒压入基材层时所产生的凹坑与金刚石颗粒之间的间隙，得到半成品二；对半成品二进行磨削处理，使金刚石颗粒露出并且金刚石颗粒与基材层组合构成平整表面，得到成品的复合材料。本发明使复合材料中的金刚石颗粒有序排布，提高导热均匀性，有效改善金刚石颗粒与基材层的界面结合状态，金刚石颗粒裸露在复合材料表面，金刚石颗粒能有效的与发热器件接触，提高导热性能，加工方便、效率高、成本低。

Description

一种复合材料制备方法

技术领域

本发明涉及导热材料制备技术领域，尤其涉及一种复合材料制备方法。

背景技术

金刚石是自然界中热导率最高的物质，常温下热导率为2200～2600W/(m·K)，热膨胀系数约为0.86×10^-6/K，且在室温是绝缘体。金属铜的热导率高、价格低、容易加工，是最常用的封装材料，其热导率为400W/(m·K)，热膨胀系数为17×10^－6/K，符合电子封装基片材料低热膨胀系数和高热导率的使用性能要求。因此，以金刚石为增强相，铜为基体材料的金刚石/铜复合材料具有较好的导热潜力。目前的金刚石/铜复合材料有固相成形和液相成形两种方式，控制温度、时间、压力等条件来制备，常用的制备方法包括高温高压法、放电等离子烧结、粉末冶金法、液相浸渗法等，工艺复杂，实施难度大，设备复杂、投资成本高，并且得到的金刚石/铜复合材料中金刚石的分布情况是随机而不可控的，也就是说，作为增强相的金刚石在基体材料中分布不均匀，复合材料内部界面多且复杂，阻碍了热量的高效传递，复合材料的局部导热性较差，复合材料的热导率提高有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种复合材料制备方法，解决目前技术中复合材料的金刚石在基体材料中分布不均匀，导致复合材料局部导热较差，影响整体导热性能的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种复合材料制备方法，步骤包括：

将金刚石颗粒有序排布在基材层的表面上；

采用压制模具将金刚石颗粒压入基材层的表面内，得到半成品一；

采用基材层的材料填充半成品一上的金刚石颗粒压入基材层时所产生的凹坑与金刚石颗粒之间的间隙，得到半成品二；

对半成品二进行磨削处理，使金刚石颗粒露出并且金刚石颗粒与基材层组合构成平整表面，得到成品的复合材料。

本发明所述的复合材料制备方法先将金刚石颗粒有序排布在基材层的表面上再通过压力使得金刚石颗粒直接嵌入固定到基材层的表面内，从而使得复合材料中的金刚石颗粒达到有序均匀分布的状况，有效提高复合材料导热均匀性，避免金刚石颗粒集中在基材层中的局部而导致导热不均，并且可方便灵活的控制复合材料中金刚石颗粒的体积分数，进而根据需要灵活调节复合材料的热导率，通过压入的方式能使金刚石颗粒与基材层充分结合，金刚石颗粒与基材层之间没有其他的粘结剂，有效改善金刚石颗粒与基材层的界面结合状态，基材层为致密度高的板材，有效保障导热性能，相对于现有的加工方法而言加工方便、效率高、成本低，并且通过填充加上磨削的处理方式使得复合材料形成光滑平整的表面，从而确保复合材料能充分与发热器件接触，增大接触面积，提高导热效果，由于金刚石颗粒裸露在复合材料表面，从而金刚石颗粒能有效的与发热器件接触，进而有效增大金刚石颗粒与发热器件的接触面积，从而从根本上的提高导热性能。

进一步的，所述金刚石颗粒通过布料器有序排布在基材层的表面上，所述布料器上开设有与金刚石颗粒的粒径匹配的若干布料孔，所述布料孔沿着基材层的表面有序排布，每个布料孔仅容纳一个金刚石颗粒。布料器上布料孔的分布状况即是所需要的金刚石颗粒在基材层上分布状况，利用布料器能可靠而精确的将金刚石颗粒按照要求有序排布到基材层的表面，布料器结构简单、实施成本低，使用方便、效率高。

进一步的，所述布料孔为槽孔，布料器上开设有连通至布料孔的气孔，气孔的口径小于金刚石颗粒的粒径并用于连接负压装置。通过负压吸附的方式将金刚石颗粒吸附在布料孔中，布料器移动至基材层的上表面，然后负压装置关闭，金刚石颗粒即可自动下落并按照要求有序排布在基材层的表面，使用方便、效率高，便于实现自动化。

进一步的，先通过布料器将金刚石颗粒有序排布在胶带上，然后以金刚石颗粒面朝基材层表面的方式将胶带贴附至基材层上，压制模具进行预压以将金刚石颗粒预嵌入在基材层的表面，然后移除胶带，再利用压制模具将金刚石颗粒压入基材层的表面内以得到半成品一。利用胶带的粘性来预固定金刚石颗粒，从而保持金刚石颗粒有序排布的状态，金刚石颗粒通过预压而预嵌入到基材层上，由于胶带的存在，从而能确保金刚石颗粒在基材层的表面是有序排布的，能避免在压制过程中出现金刚石颗粒偏移的状况，确保最终金刚石颗粒完全压入基材层的表面中时能够维持有序排布的状态，进而确保最终得到的复合材料具有有序均布的金刚石颗粒，保障导热均匀性。

进一步的，所述采用压制模具将金刚石颗粒压入基材层的表面内时，所述压制模具的压头下压至与基材层的表面齐平，使得金刚石颗粒充分的嵌入到基材层中，使金刚石颗粒与基材层充分结合，方便后续将复合材料制成平整表面并且确保金刚石颗粒有效露出，并且所述金刚石颗粒表面的一个平面与基材层的表面齐平，从而提高金刚石颗粒露出面积，使得有金刚石颗粒能更充分的与发热器件接触来提高导热性能。

进一步的，所述采用压制模具将金刚石颗粒压入基材层的表面内的同时，对基材层进行加热，采用热压的方式，能使基材层软化，有利于金刚石颗粒更顺畅的嵌入到基材层的表面上。

进一步的，所述压制模具包括底座和压头，在底座上有序排布一层金刚石颗粒，将基材层平放在该层金刚石颗粒之上，再在基材层的上表面有序排布一层金刚石颗粒，然后压头下压以将金刚石颗粒压入基材层的表面内，得到半成品一，能够制得两面都具有金刚石颗粒的复合材料，采用两面同时压制的方式，能有效提高加工效率，同时保障金刚石颗粒在基材层的两侧表面都均匀分布，保障导热均匀性。

进一步的，所述金刚石颗粒在所述半成品一的两侧表面错位排布，避免在压制过程中上下两层的金刚石颗粒发生碰撞接触，避免金刚石颗粒受压而破裂，保障金刚石颗粒的完好性，同时能在实现基材层两侧表面都有金刚石颗粒的基础上减小基材层的厚度，更有效的提高金刚石颗粒的体积分数，提高复合材料的热导率。

进一步的，所述采用基材层的材料填充半成品一上凹坑与金刚石颗粒之间的间隙的方式包括方法一、方法二和方法三其中一种；

所述方法一包括，将基材层的材料热喷涂到半成品一的表面，然后进行烧结以得到半成品二；

所述方法二包括，将粉状的基材层的材料涂覆到半成品一的表面，然后进行烧结以得到半成品二；

所述方法三包括，将半成品一浸入熔化的基材层材料的液体预设时间后提出以得到半成品二。

三种方法都有效填充半成品一上的金刚石颗粒压入基材层时所产生的凹坑与金刚石颗粒之间的间隙，优化复合材料的界面状况，便于后续使复合材料形成连续、平整的表面，从而增大复合材料与发热器件的接触面积，进而有效提高导热效果。

进一步的，所述方法一和方法二中在真空环境中进行烧结或者气体保护环境下进行烧结，避免金刚石颗粒、基材层在烧结过程中发生氧化，保障烧结质量，保障复合材料具有良好的导热性能。

进一步的，所述方法一和方法二中将半成品一放置在用于对半成品一的形状尺寸进行限位的烧结模具中进行烧结，避免烧结过程中基材层软化形变而导致得到的半成品二变形严重，保持烧结过程中基材层的形状尺寸稳定，确保最终得到的复合材料的结构和尺寸满足要求。

一种复合材料，采用上述复合材料制备方法制得。所述的复合材料在其表面具有有序排布的金刚石颗粒，并且金刚石颗粒裸露于复合材料的表面，有效提高导热均匀性，避免金刚石颗粒集中在基材层中的局部而导致导热不均，金刚石颗粒能有效的与发热器件接触，从而有效增大金刚石颗粒与发热器件的接触面积，提高导热性能。

与现有技术相比，本发明优点在于：

本发明所述的复合材料制备方法使得复合材料中的金刚石颗粒有序排布，提高复合材料导热均匀性，能根据需求灵活方便的控制复合材料中金刚石颗粒的体积分数，金刚石颗粒与基材层之间没有粘结剂，有效改善金刚石颗粒与基材层的界面结合状态，金刚石颗粒裸露在复合材料表面，金刚石颗粒能有效的与发热器件接触，增大金刚石颗粒与发热器件的接触面积，提高导热性能，复合材料的热导率能达到600～1000W/(m·K)，加工方便、效率高、成本低，实施方便，无需复杂的设备。

附图说明

图1为本发明的压制模具与布料器的结构示意图；

图2为本发明的压制模具与另一种布料器的结构示意图；

图3为在基材层表面排布好金刚石颗粒后移除布料器的示意图；

图4为压头下压以将金刚石颗粒压入基材层的结构示意图；

图5为金刚石颗粒压入基材层形成凹坑的示意图；

图6为采用基材层的材料填充凹坑与金刚石颗粒之间的间隙的示意图；

图7为半成品一放置在烧结模具中进行烧结的示意图；

图8为复合材料的结构示意图；

图9为复合材料的另一种结构示意图；

图10为实施例二的压制模具上设置感应加热线圈进行热压的示意图；

图11为实施例三的在基材层两面同时压入金刚石颗粒的示意图；

图12为两面排布有金刚石颗粒的复合材料的结构示意图；

图13为利用布料器将金刚石颗粒排布到胶带上的示意图；

图14为胶带贴附在基材层上以将金刚石颗粒预嵌入基材层的示意图。

其中：

复合层1、基材层2、金刚石颗粒3、布料器4、布料孔41、气孔42、胶带43、底座5、压头6、感应加热线圈7、烧结模具8。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的一种复合材料制备方法，金刚石有序而均匀分布在基体材料上，提高复合材料的导热均匀性，有效改善复合材料的界面结合状态，减小界面热阻，有效提高复合材料整体的热导率，实施方便、成本低。

实施例一

如图1至图6所示，一种复合材料制备方法，步骤包括：

S1、将金刚石颗粒3有序排布在基材层2的表面上，具体的，金刚石颗粒3通过布料器4有序排布在基材层2的表面上，所述布料器4上开设有与金刚石颗粒3的粒径匹配的若干布料孔41，所述布料孔41沿着基材层2的表面有序排布，每个布料孔41容纳一个金刚石颗粒3；

所述布料器4有两种结构，如图2所示，一种结构是布料孔41为贯穿布料器4上下表面的通孔，所述的布料器4等同与筛网，基材层2平放，然后将布料器4放置在基材层2上表面，然后将金刚石颗粒3铺设到布料器4上，金刚石颗粒3通过布料孔下落到基材层2上表面，从而金刚石颗粒3均匀排布在基材层2的上表面，然后移除布料器4以及布料器4上多余的金刚石颗粒3；如图1所示的另一种结构，布料孔41为槽孔，布料器4上开设有连通至布料孔41的气孔42，气孔42的口径小于金刚石颗粒3的粒径，气孔42连接负压装置，通过负压以将金刚石颗粒3吸附在布料孔41中，然后布料器4放置至基材层2上表面，负压装置停止，则金刚石颗粒3自动下落到基材层2上表面，同样的金刚石颗粒3均匀排布在基材层2的上表面，采用布料器4进行金刚石颗粒3的排布效率高、精度高，能确保金刚石颗粒3按照要求有序而均匀的排布在基材层2的表面，从而确保最终得到的复合材料中具有均匀分布的金刚石颗粒3，保障复合材料的导热均匀性；

S2、采用压制模具将金刚石颗粒3压入基材层2的表面内，得到半成品一，所述的压制模具包括底座5和压头6，基材层2平放在底座5上，压头6向底座5下压以将金刚石颗粒3压入基材层2的表面内，基材层2采用的材料为纯铜或者铜基复合材料，硬度低于金刚石颗粒3，所述压头6采用硬度大于金刚石颗粒3的材质，从而保证压头6的使用寿命同时也保障压制质量，所述压制模具的压头6具有与基材层2的上表面平行的平面，所述压制模具的压头6下压至与基材层2的表面齐平，也就是说，将金刚石颗粒3完全压入基材层2的表面内，并且使得金刚石颗粒3的顶部与基材层2的表面齐平，能使金刚石颗粒3与基材层2充分的结合，由于压头6具有与基材层2的上表面平行的平面并且压制模具的压头6下压至与基材层2的表面齐平，从而即便排布在基材层2表面上的金刚石颗粒3的粒径存在偏差，也能使得所有的金刚石颗粒都充分嵌入到基材层2中，也就是所有金刚石颗粒的顶部都与基材层2表面齐平，有利于保障最终得到的复合材料的表面平整度，保障复合材料在使用时与发热器件的接触面积，提高导热效果，并且所述金刚石颗粒3表面的一个平面与基材层2的表面齐平，增大金刚石颗粒3的露出面积，增大金刚石颗粒与发热器件的接触面积，提高导热性能；

S3、金刚石颗粒3压入基材层2时会产生凹坑，而金刚石颗粒3通常呈四面体、六面体、八面体、十二面体等，从而金刚石颗粒3的口径是中部大两端小，金刚石颗粒3压入基材层2时产生的凹坑与金刚石颗粒3中部的尺寸匹配，但会大于金刚石颗粒3的顶部尺寸，也就是说，金刚石颗粒3压入到基材层2表面之后，所产生的凹坑与金刚石颗粒3的顶部之间会具有间隙，如图5所示，该间隙会严重减小复合材料与发热器件的有效接触面积，也就是说复合材料难以与发热器件充分接触，从而严重影响导热效果，其结果是，即便增大了复合材料中金刚石颗粒的体积分数也难以提高复合材料的实际导热性能，金刚石颗粒3压入基材层2时也会对基材层2产生挤压，挤压也会导致凹坑的边缘隆起，从而也会影响复合材料的表面光滑平整度，进而影响复合材料与发热器件的有效接触面积，同样影响导热效果，因此需要消除凹坑与金刚石颗粒3之间的间隙并且提高复合材料的表面平整度，提高金刚石颗粒3与基材层2的结合状况，改善复合材料的界面结合状态，减小界面热阻，增大复合材料与发热器件的有效接触面积，从而提高导热效果；

在本实施例，如图6所示，采用基材层2的材料填充半成品一上的金刚石颗粒3压入基材层2时所产生的凹坑与金刚石颗粒3之间的间隙，得到半成品二，之所以采用基材层2的材料进行填充是因为，便于填充用的材料才经过烧结后与基材层2融为一体，改善复合材料的界面复杂程度，从而保证导热性能；

具体的，采用基材层2的材料填充半成品一上凹坑与金刚石颗粒之间的间隙的方式包括方法一、方法二和方法三其中一种；

所述方法一包括，将基材层2的材料热喷涂到半成品一的表面，然后进行烧结以得到半成品二；

所述方法二包括，将粉状的基材层2的材料涂覆到半成品一的表面，然后进行烧结以得到半成品二；

所述方法三包括，将半成品一浸入熔化的基材层2材料的液体预设时间后提出以得到半成品二，熔化的基材层2材料的液体会浸入并填充半成品一上凹坑与金刚石颗粒之间的间隙，浸入的预设时间为0.1～1秒。

所述方法一和方法二中在真空环境中进行烧结或者气体保护环境下进行烧结，所述气体保护环境为氮气等惰性环境或者是氢气等还原气体环境，再或者是氮气与氢气的混合气体环境，真空环境和气体保护环境能够有效避免金刚石颗粒和基材层在烧结过程中发生氧化，通过烧结使得填充的材料与基材层2充分的结合为一体，优化复合材料的界面结合状态，提高热量的传递效率，提高复合材料的整体导热性能，如图7所示，将半成品一放置在烧结模具8中进行烧结，并且，烧结炉中可同时容纳多个烧结模具8，每个烧结模具8可放置单个或多个半成品一，所述烧结模具8与半成品一的尺寸相匹配，从而在烧结过程中对半成品一的尺寸结构进行限位，避免烧结过程中基材层2软化形变而导致得到的半成品二变形严重，确保最终得到的复合材料的结构和尺寸满足要求，烧结模具8整体为与基材层2的表面形状、尺寸匹配的箱体，能对半成品一的边缘进行限位，从而保持得到的半成品二的形状、尺寸满足要求，烧结时的温度为400～1300℃，烧结时间为2～10min，确保填充到间隙的材料能与基材层2有效融为一体，优化界面结合状况。

S4、填充了间隙得到的半成品二的表面是粗糙不平整的，难以与发热器件充分有效接触，从而导热性能差，并且金刚石颗粒3也会被填充用的材料所覆盖，从而金刚石颗粒3无法直接与发热器件接触，进而影响导热性能；

因此对半成品二进行磨削处理并抛光，使金刚石颗粒3露出，使金刚石颗粒3与基材层2组合构成平整表面，提高复合材料表面的光滑平整度，从而复合材料能与发热器件充分良好的接触，增大接触面积，并且由于金刚石颗粒3也充分露出，从而金刚石颗粒3与发热器件的接触面积大，更有效的提高导热性能，最终得到成品的复合材料。

采用上述方法制得的复合材料如图8所示，其主要包括复合层1，所述复合层1包括基材层2和金刚石颗粒3，所述基材层2为预先制备好的片材状的金属材料层，致密度高、力学性能好，能够保障实现优异的热导率，具体的，基材层2为铜层或铜基复合材料层，所述的铜层即采用纯铜制成，而铜基复合材料层则是以铜为要成分并掺杂银、铝、钕等元素，所述金刚石颗粒3嵌入在基材层2表面上，金刚石颗粒3与基材层2表面组合构成平整表面，也就是说，金刚石颗粒3裸露于基材层2的表面并且金刚石颗粒3与基材层2表面齐平以构成光洁度高、平面度好的平整表面，并且金刚石颗粒3沿着基材层2表面有序分布，优选是金刚石颗粒3沿着基材层2表面均匀分布，能有效提高金刚石颗粒的体积分数，提高导热均匀性，提高复合材料的整体热导率。

所述金刚石颗粒3为单晶颗粒，其形状包括有四面体、六面体、八面体、十二面体等，也就是说，所述金刚石颗粒3的表面必会有平面，如图9所示，所述金刚石颗粒3嵌入在基材层2表面上时，所述金刚石颗粒3表面的一个平面与基材层2的表面齐平，也就说，最大限度的增大金刚石颗粒3在基材层2表面上的裸露面积，从而有效增大金刚石颗粒与发热器件的直接接触面积，进而有效提高导热性能，金刚石颗粒3为六面体、八面体、十二面体并且所述基材层2为平面板材，当金刚石颗粒3被排布到基材层2的表面时，金刚石颗粒3会稳定的平放在基材层2的表面上，也就是说，金刚石颗粒3的一个平面贴靠在基材层2的表面上以达到稳定平放状态，此时金刚石颗粒3的顶面也为平面，压头6为与基材层2的上表面平行的平面，从而压头6下压时能确保金刚石颗粒3不发生旋转的压入到基材层2的表面中，从而当压头6下压至与基材层2的表面齐平时，金刚石颗粒3顶部的平面正好齐平于压头6的下表面，也就是金刚石颗粒3顶部的平面齐平于基材层2的表面，有利于后续进行磨削处理、抛光，确保磨削至金刚石颗粒3刚好露出时所有金刚石颗粒3顶侧都为平面并且所有金刚石颗粒3的顶侧平面正好位于同一平面内，使得最终得到的复合材料的表面在达到光滑平整的同时有效增大金刚石颗粒的露出面积，有效增大金刚石颗粒与发热器件的直接接触面积，进而有效提高导热性能。

在本实施例中，所述基材层2的厚度小于等于10mm，所述金刚石颗粒3的粒径小于等于5mm，优选的是，基材层2的厚度为0.1～1mm，所述金刚石颗粒3的粒径为0.05～0.5mm，根据实际的应用需求，灵活选择不同厚度的基材层以及不同粒径的金刚石颗粒，并且控制金刚石颗粒3沿着基材层2表面分布的间距，从而灵活控制金刚石颗粒的体积分数来调节复合材料的整体热导率，满足各种不同的需求。

最后，还可将得到的单层的成品的复合材料层叠若干层后进行烧结，使得相邻复合层1的基材层2熔融为一体，从而可制得大尺寸厚度的复合材料，保障了在大尺寸厚度的复合材料中金刚石颗粒也是均匀分布的，并且复合材料中无粘结剂等成分，有效保障优异的导热性能。

实施例二

实施例一中采用压制模具将金刚石颗粒3压入基材层2的表面内为冷压方式，即仅利用压制模具通过压力以将金刚石颗粒3压入基材层2的表面内，本实施例与实施例一的不同点在于，采用热压方式，即，在压制过程中对基材层2进行加热，加热温度为400～1000℃，具体的，如图10所示，可在底座5上设置感应加热线圈7以对基材层2进行加热，能使基材层2材质软化，有利于金刚石颗粒3更顺畅的压入基材层2的表面内，并且金刚石颗粒3也能更好的与基材层2结合，改善复合材料的界面结合状态，提高导热性能。

实施例三

实施例一中给出单面具有金刚石颗粒3的复合材料的制备方法，当需要制备两侧表面都具有金刚石颗粒3的复合材料时，可以是先在基材层2的一面压入金刚石颗粒3，然后将基材层2翻面再在基材层2的另一面压入金刚石颗粒3，而本实施例则是采用两面同时加工的方式，如图11所示，与实施例一的不同点在于，步骤S2中，在底座5上通过布料器4有序排布一层金刚石颗粒3，移除布料器之后将基材层2平放在该层金刚石颗粒3之上，再在基材层2的上表面通过布料器4有序排布一层金刚石颗粒3，然后压头6下压以将金刚石颗粒3同时压入基材层2的上下表面内，得到两侧表面都有金刚石颗粒3的半成品一，在排布金刚石颗粒3，使上下两层金刚石颗粒3错位排布，也就是说，基材层2下表面的一个金刚石颗粒3与基材层2上表面的一个金刚石颗粒3的连线不垂直于基材层2的表面方向，避免在压制过程中上下两层的金刚石颗粒发生碰撞接触，避免金刚石颗粒受压而破裂，保障金刚石颗粒的完好性，从而得到的半成品一的两侧表面上的金刚石颗粒3为错位排布，能在实现基材层两侧表面都有金刚石颗粒的基础上减小基材层的厚度，有效的提高金刚石颗粒的体积分数，提高复合材料的热导率。

如图12所示，最终得到的复合材料的两侧表面都具有金刚石颗粒3，金刚石颗粒3在复合材料的两侧表面分别都有序均匀分布，并且复合材料的两侧表面上的金刚石颗粒3错位排布，复合材料的导热均匀性好，并且金刚石颗粒的体积分数高，复合材料整体的热导率高。

实施例四

利用实施例一种所述的两种结构的布料器4将金刚石颗粒3有序排布在基材层2的表面上时还可采用另一种方式，具体的，如图13和图14所示，先通过布料器4将金刚石颗粒3有序排布在胶带43上，由于胶带43的粘性，金刚石颗粒3会被粘附固定在胶带43上，并且有效保持有序排布的分布状况，然后以金刚石颗粒3面朝基材层2表面的方式将胶带43贴附至基材层2的表面，由于胶带43的存在，能够保持金刚石颗粒3有序排布的状态稳定不变，便于后续精确的将金刚石颗粒3压入基材层2的表面内，确保最终得到的复合材料中金刚石颗粒3能有序均匀分布，在将粘附有金刚石颗粒3的胶带43贴附至基材层2上后，可直接进行后续的步骤S2，即采用压制模具将金刚石颗粒3压入基材层2的表面内，但由于压制过程的压力很大，会导致胶带43破裂而残留在金刚石颗粒3以及基材层2上，需要后续再进行清理，清理难度较大，因此更优选的方式为，先采用较小的压力进行预压，具体可以是，压制模具采用1～5MPa的压力进行预压，金刚石颗粒3会小部分的预嵌入基材层2的表面中，然后移除胶带43，并且可以采用有机溶剂清洗金刚石颗粒3以及基材层2上的余胶等有机物，然后压制模具再按照正常的压制压力(6～160MPa)将金刚石颗粒3充分压入基材层2的表面内以得到半成品一。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种复合材料制备方法，其特征在于，步骤包括：

将金刚石颗粒(3)有序排布在基材层(2)的表面上；

采用压制模具将金刚石颗粒(3)压入基材层(2)的表面内，得到半成品一；

采用基材层(2)的材料填充半成品一上的金刚石颗粒(3)压入基材层(2)时所产生的凹坑与金刚石颗粒(3)之间的间隙，得到半成品二；

对半成品二进行磨削处理，使金刚石颗粒(3)露出并且金刚石颗粒(3)与基材层(2)组合构成平整表面，得到成品的复合材料。

2.根据权利要求1所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述金刚石颗粒(3)通过布料器(4)有序排布在基材层(2)的表面上，所述布料器(4)上开设有与金刚石颗粒(3)的粒径匹配的若干布料孔(41)，所述布料孔(41)沿着基材层(2)的表面有序排布，每个布料孔(41)仅容纳一个金刚石颗粒(3)。

3.根据权利要求2所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述布料孔(41)为槽孔，布料器(4)上开设有连通至布料孔(41)的气孔(42)，气孔(42)的口径小于金刚石颗粒(3)的粒径并用于连接负压装置。

4.根据权利要求2所述的复合材料制备方法，其特征在于，先通过布料器(4)将金刚石颗粒(3)有序排布在胶带(43)上，然后以金刚石颗粒(3)面朝基材层(2)表面的方式将胶带(43)贴附至基材层(2)上，压制模具进行预压以将金刚石颗粒(3)预嵌入在基材层(2)的表面，然后移除胶带(43)，再利用压制模具将金刚石颗粒(3)压入基材层(2)的表面内以得到半成品一。

5.根据权利要求1所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述采用压制模具将金刚石颗粒(3)压入基材层(2)的表面内时，所述压制模具的压头下压至与基材层(2)的表面齐平，并且所述金刚石颗粒(3)表面的一个平面与基材层(2)的表面齐平。

6.根据权利要求1所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述采用压制模具将金刚石颗粒(3)压入基材层(2)的表面内的同时，对基材层(2)进行加热，加热温度为400～1000℃。

7.根据权利要求1所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述压制模具包括底座(5)和压头(6)，在底座(5)上有序排布一层金刚石颗粒(3)，将基材层(2)平放在该层金刚石颗粒(3)之上，再在基材层(2)的上表面有序排布一层金刚石颗粒(3)，然后压头(6)下压以将金刚石颗粒(3)压入基材层(2)的表面内，得到半成品一。

8.根据权利要求1至7任一项所述的复合材料制备方法，其特征在于，采用基材层(2)的材料填充半成品一上的金刚石颗粒(3)压入基材层(2)时所产生的凹坑与金刚石颗粒(3)之间的间隙的方式包括方法一、方法二和方法三其中一种；

所述方法一包括，将基材层(2)的材料热喷涂到半成品一的表面，然后进行烧结以得到半成品二；

所述方法二包括，将粉状的基材层(2)的材料涂覆到半成品一的表面，然后进行烧结以得到半成品二；

所述方法三包括，将半成品一浸入熔化的基材层(2)材料的液体预设时间后提出以得到半成品二。

9.根据权利要求8所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述方法一和方法二中在真空环境中进行烧结或者气体保护环境下进行烧结。

10.根据权利要求8所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述方法一和方法二中将半成品一放置在用于对半成品一的形状尺寸进行限位的烧结模具中进行烧结。

11.一种复合材料，其特征在于，采用权利要求1至10任一项所述复合材料制备方法制得。

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