CN115261747B - 粉末冶金复合功能材料、其制作方法及应用 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种粉末冶金复合功能材料、其制作方法及应用。所述粉末冶金复合功能材料包括：纤维基体；多个第一颗粒，其与所述纤维基体烧结结合为一烧结体，其中至少部分的第一颗粒填充在所述纤维基体的网格内，并且所述烧结体具有多孔结构；多个第二颗粒，其与所述烧结体烧结结合，其中至少部分的第二颗粒分布在所述烧结体的孔洞内。本申请所提供的粉末冶金复合功能材料具有超薄、高强度、柔性、特殊功能化(耐磨/减摩/高热稳定性/高热导率/高导电率)等力学、热学、电学特性，且其制备工艺简单、环保、低成本、可控性高、良品率好。

Description

粉末冶金复合功能材料、其制作方法及应用

技术领域

本申请具体涉及一种改良的粉末冶金复合功能材料、其制作方法及应用。

背景技术

粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域。目前粉末冶金技术已成为解决新材料问题的钥匙之一，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。现有的粉末冶金制品制作方法一般包括生产粉末、压制成型、烧结、后处理等工序。而由此制成的粉末冶金制品可以为多孔、半致密或全致密的结构，其相较于熔铸制品等具有独特的化学组成和机械、物理性能。然而，现有的粉末冶金加工工艺在被应用于制备一些超薄或特殊功能材料或制品时，往往会导致多种问题，现有粉末冶金工艺受到模具、压机尺寸的限制，无法制作薄形零件，尤其是大尺寸的薄形片材或带材。

申请内容

本申请的主要目的在于提供一种粉末冶金复合功能材料、其制作方法及应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述申请目的，本申请采用的技术方案包括：

本申请实施例提供了一种粉末冶金复合功能材料，其包括：

纤维基体；

多个第一颗粒，其与所述纤维基体烧结结合为一烧结体，其中至少部分的第一颗粒填充在所述纤维基体的网格内，并且所述烧结体具有多孔结构；

多个第二颗粒，其与所述烧结体烧结结合，其中至少部分的第二颗粒分布在所述烧结体的孔洞内。

在一些实施方式中，所述纤维基体是金属材质的。

在一些实施方式中，所述第一颗粒包括金属颗粒。

在一些实施方式中，所述第二颗粒包括金属颗粒和/或非金属颗粒。

本申请实施例还提供了一种制作所述粉末冶金复合功能材料的方法，其包括：

将包含第一颗粒的第一流体或膏体涂覆在纤维基体上，并进行第一次烧结处理，获得具有多孔结构的烧结体；

将包含第二颗粒的第二流体或膏体涂覆在所述烧结体上，并使至少部分的第二颗粒进入所述烧结体的孔洞内，且进行第二次烧结处理，获得粉末冶金复合功能材料。

在一些实施方式中，所述的制作方法还包括：采用压制等方式对所述烧结体进行塑形处理，之后将所述第二流体或膏体涂覆在所述烧结体上，再进行第二次烧结处理。

在一些实施方式中，所述第一次烧结处理的烧结温度高于第二次烧结处理的烧结温度。

本申请实施例还提供了所述粉末冶金复合功能材料在制备轻质导热导电功能材料、耐磨减摩材料、热沉构件等领域的用途。

较之现有技术，本申请至少具有以下优点：

1)本申请实施例所提供的技术方案可以实现具有超薄、高强度、柔性、特殊功能化(耐磨/减摩/高热稳定性/高热导率)等力学、电学、热学等特性的粉末冶金复合功能材料；

2)本申请实施例提供的粉末冶金复合功能材料的制备工艺简单，可以制作厚度为微米级的大尺寸片状薄型零件，并可以实现连续化的工艺生产；

3)本申请实施例所提供的技术方案可以实现多种粉末冶金复合功能材料或制品的方便、快捷、环保、低成本的制备，产品的组成、结构的可控性高，良品率好，适于在多个领域广泛使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一典型实施方式中一种粉末冶金复合功能材料的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例的一个方面提供的一种粉末冶金复合功能材料包括：

纤维基体；

多个第一颗粒，其与所述纤维基体烧结结合为一烧结体，其中至少部分的第一颗粒填充在所述纤维基体的网格内，并且所述烧结体具有多孔结构；

多个第二颗粒，其与所述烧结体烧结结合，其中至少部分的第二颗粒分布在所述烧结体的孔洞内。

在一些较为具体的实施方式中，一种粉末冶金复合功能材料的结构可以参阅图1所示。

在一些实施方式中，所述纤维基体的材质包括金属、非金属或其复合材料，其中，适用的金属包括铜、铝、钛、银、金、钴、镍、钨、钼、铁或其合金等，且不限于此。

在一些实施方式中，所述纤维基体中网格大小为10-500微米，更优选为15-250微米，例如，所述纤维基体可以是由金属丝、金属线相互交错组成。

在一些实施方式中，所述第一颗粒包括金属颗粒，所述金属颗粒的材质包括但不限于铜、铝、钛、银、金或其合金等，且不限于此。在一些情况下，所述第一颗粒优选为铜颗粒。

在一些实施方式中，所述第一颗粒的粒径为0.1-250微米，更优选为10-40微米。

在一些实施方式中，所述第二颗粒包括金属颗粒、非金属颗粒或其复合颗粒。其中，所述金属颗粒的材质包括但不限于此铜、铝、钛、银、金、钴、镍、钨、钼、铁或其合金等。而所述非金属颗粒的材质包括但不限于碳化硅、碳化钨、碳化硼或金刚石等。

在一些实施方式中，所述第二颗粒的粒径小于200微米，更优选为小于50微米。

进一步的，所述第一颗粒、第二颗粒的形状和粒径不特别限定，球形、类球形、鳞片状或不规则形状等均能够使用。

进一步的，前述的金属颗粒可以通过雾化法，电解法，还原法，熔体旋转法以及其他的极冷凝固方式制造，且不限于此。例如，在工业上可以优选水雾化法，即通过高压水冲击熔融的金属铜液获得不规则金属粉末。此外，前述的金属颗粒也可以通过市购等途径获取。

在一些实施方式中，所述第一颗粒与第二颗粒的大小、形状或材质不同。

在一些实施方式中，用于将多个第一颗粒与纤维基体烧结为所述烧结体的烧结温度高于用于将多个第二颗粒与所述烧结体烧结结合的烧结温度。

在一些实施方式中，其中有部分的第一颗粒结合在所述纤维基体的至少一侧表面。

在一些实施方式中，在所述烧结体中纤维基体的一侧或两侧表面被由多个第一颗粒聚集形成的结构层所覆盖，同时所述纤维基体内的各网格还被多个第一颗粒所填充。

在一些实施方式中，所述粉末冶金复合功能材料为二维面状结构。

在一些实施方式中，所述粉末冶金复合功能材料的厚度为10-500微米。

在一些实施方式中，所述粉末冶金复合功能材料具有多孔结构。

在一些实施方式中，所述粉末冶金复合功能材料具有致密结构。

本申请实施例的另一个方面提供的一种粉末冶金复合功能材料包括：

金属纤维基体；

多个第一颗粒，其与所述金属纤维基体烧结结合为一烧结体，其中至少部分的第一颗粒填充在所述金属纤维基体的网格内，并且所述烧结体具有多孔结构；

多个第二颗粒，其与所述烧结体烧结结合，其中至少部分的第二颗粒分布在所述烧结体的孔洞内；

其中，所述第一颗粒、第二颗粒均为金属颗粒，且所述第一颗粒的熔点高于第二颗粒的熔点。

在一些实施方式中，所述第一颗粒的材质包括Cu或铜合金，所述第二颗粒的材质包括Al或铝合金，但均不限于此。

在一些实施方式中，所述金属纤维基体的材质包括Cu或铜合金。

在一些实施方式中，所述粉末冶金复合功能材料可以应用于制备导热导电构件等。

在一些实施方式中，所述粉末冶金复合功能材料可以为超薄构件，例如可以为片状或膜状，其厚度可以达到微米级，且其还兼具高强度(抗压强度、抗拉强度等)、柔性等特性。

本申请实施例的另一个方面提供的一种粉末冶金复合功能材料包括：

金属纤维基体；

多个第一颗粒，其与所述金属纤维基体烧结结合为一烧结体，其中至少部分的第一颗粒填充在所述金属纤维基体的网格内，并且所述烧结体具有多孔结构；

多个第二颗粒，其与所述烧结体烧结结合，其中至少部分的第二颗粒分布在所述烧结体的孔洞内；

其中，所述第一颗粒为第一金属颗粒，所述第二颗粒包括非金属颗粒，且用于将多个第一颗粒与纤维基体烧结为所述烧结体的烧结温度高于用于将多个第二颗粒与所述烧结体烧结结合的烧结温度。

在一些实施方式中，所述金属纤维基体的材质包括Al或铝合金。

在一些实施方式中，所述第一金属颗粒的材质包括铝或铝合金。

在一些实施方式中，所述非金属颗粒的材质包括碳化硅、碳化钨、碳化硼或金刚石等。

在一些实施方式中，所述第二颗粒还包括第二金属颗粒，所述第二金属颗粒的材质包括Ni、Co、Mo、W或其合金等。

在一些较为具体的实施方案中，所述第一颗粒包括铝合金颗粒，所述第二颗粒包括碳化硅、碳化钨等耐磨颗粒，并还可进一步包括碳化硼颗粒等作为润滑相，从而使所述粉末冶金复合功能材料具有耐磨、减摩等特性。优选的，所述第二颗粒还可以包括Ni、Co等或其合金颗粒作为助烧结剂，以进一步增强各非金属颗粒与各金属颗粒的结合强度。

在一些较为具体的实施方案中，所述第一颗粒包括铝硅合金颗粒，所述第二颗粒包括碳化硅等颗粒，并还可进一步包括硅、金刚石等低膨胀系数材料，从而使所述粉末冶金复合功能材料具有高导热、导电率、低热变形率等特性，且厚度可以被控制到微米级，适于作为超薄热沉材料等广泛应用在芯片散热等领域。

本申请实施例的另一个方面提供了制作所述粉末冶金复合功能材料的方法，其包括：

将包含第一颗粒的第一流体或膏体涂覆在纤维基体上，并进行第一次烧结处理，获得具有多孔结构的烧结体；

将包含第二颗粒的第二流体或膏体涂覆在所述烧结体上，并使至少部分的第二颗粒进入所述烧结体的孔洞内，且进行第二次烧结处理，获得粉末冶金复合功能材料。

在一些实施方式中，所述的制作方法还包括：至少以辊涂、流延、刮涂、喷涂、刷涂、注射、印刷中的任意一种方式将所述第一流体或膏体涂覆在所述纤维基体上或者将所述第二流体或膏体涂覆在所述烧结体上。

在一些实施方式中，所述第一流体或膏体包括第一颗粒和分散介质。

在一些实施方式中，所述第一流体或膏体包含20wt％以上第一颗粒，优选为30tw％～70wt％。

在一些实施方式中，所述第二流体或膏体包括第二颗粒和分散介质。

在一些实施方式中，所述第二流体或膏体包含20wt％以上第二颗粒，优选为30wt％～70wt％。

进一步的，所述第一流体、第二流体可以是溶液或浆液，优选为后者。

进一步的，所述第一流体或膏体、第二流体或膏体还可以包含可以选择添加或不添加的助剂。

其中，所述的分散介质可以是水、有机溶剂、有机树脂或其中任意几种的组合，其也可以通过市购等途径获取。

在一些实施方案中，可以采用有机树脂与第一颗粒或第二颗粒组合形成膏体。其中，所述有机树脂既是作为分散剂，亦是作为粘合剂。可以作为树脂粘合剂的物质包括环氧树脂、酚醛树脂、聚丙醛、聚酯树脂、丙烯酸树脂、丙烯晴树脂、纤维素胶体、石蜡、乙烯醇树脂、聚烯烃树脂、聚乙烯树脂、乙酸乙烯树脂等或者是石蜡、蜜蜡、焦油、松脂、胶等天然树脂，且不限于此。

显然的，前述分散介质、助剂等应能在加热时，特别是在前述烧结温度下挥发，而不应在第一次烧结、第二次烧结后有残留。

前述的助剂可以是本领域熟知的类型，此处不再予以详细说明。

在一些实施方案中，可以将前述有机树脂等高分子材料与第一颗粒或第二颗粒充分的混合，使第一颗粒或第二颗粒分散均匀，并可以根据需要添加溶剂，以及，还可以在将这些物料混合的过程中加热，以便使其混合均匀，最终形成所需的浆体或膏体。其中，所述浆体可与金属纤维快速粘合贴合，达到快速固定颗粒的作用。

进一步的，可以通过调整所述浆体或膏体中分散介质和/或助剂的类型、含量等，使所述浆体或膏体具有合适的流动性、粘度等。

在一些实施方式中，所述的制作方法还包括：对所述烧结体进行塑形处理，之后将所述第二流体或膏体涂覆在所述烧结体上，再进行第二次烧结处理。

在一些实施方式中，所述的制作方法包括：至少采用辊压、轧制、模压中的任意一种压制方式对所述烧结体进行所述的塑形处理，且不限于此通过所述的塑形处理，可以使所述烧结体的形态更为规整，特别是，在一些情况下，可以使所述烧结体更为轻薄，例如，获得超薄的烧结体，进而利于使最终的粉末冶金复合功能材料超薄化和/或柔性化。

在一些实施方式中，所述第一次烧结处理的烧结温度高于第二次烧结处理的烧结温度。

在一些实施方式中，若第一颗粒、第二颗粒均包含金属颗粒，则所述第一次烧结处理、第二次烧结处理的烧结温度均低于所述金属颗粒的熔点。

进一步的，第一次烧结处理、第二次烧结处理的烧结温度可以比构成所述金属颗粒的金属的熔点低30-200℃，烧结时间可以根据烧结温度而调整，通常烧结时间(包括有机物脱脂过程)为30min-24h，烧结气氛可以是惰性气氛、还原气氛或真空气氛。

进一步的，考虑到由所述流体或膏体含有分散介质等有机物，故而还可以在高温烧结前进行脱脂处理，脱脂处理温度在500℃以下，脱脂气氛根据有机物的分解需要选择，例如可以使用氧化气氛、真空气氛、惰性气氛或者还原气氛。

进一步的，所述的制作方法还包括：对所述粉末冶金复合功能材料进行致密化处理。

优选的，所述致密化处理包括轧制、辊压、模压等，以将粉末冶金复合功能材料加工成薄型片状零件，且可以控制材料的尺寸精度。

在一些较为具体的实施方式中，一种粉末冶金复合功能材料的制备工艺可以包括：

S1：将包含第一颗粒的第一流体或膏体涂覆在纤维基体上，并进行第一次烧结处理，获得具有多孔结构的烧结体；

S2：采用辊压、轧制、模压等方式对所述烧结体进行塑形处理；

S3：将包含第二颗粒的第二流体或膏体涂覆在所述烧结体上，并使至少部分的第二颗粒进入所述烧结体的孔洞内，且进行第二次烧结处理，获得粉末冶金复合功能材料；

S4：采用辊压、轧制、模压等方式对所述粉末冶金复合功能材料进行致密化处理，以将所述粉末冶金复合功能材料加工成薄型片状零件。

具体的，本申请中的粉末冶金复合功能材料可以用来制作轻质导热导电功能材料、耐磨、热沉、芯片零件等，且不限于此。

在本申请的以上实施例中，通过将含有第一颗粒的流体或膏体涂覆在纤维基体上并进行第一次烧结处理，可以获得带有孔洞结构的薄层材料(即前述烧结体)，之后将含有第二颗粒的流体或膏体涂覆在该带有孔洞结构的薄层材料上，使其中部分的第二颗粒进入所述孔洞结构内，再进行第二次烧结处理，可以在不增加或较少增加所述薄层材料厚度的情况下，赋予其不同功能，很好的解决了现有技术中通过模具、压机加工难以实现粉末冶金复合功能材料大尺寸、超薄化加工的问题。

以下将结合若干实施例对本申请的技术方案做更为详尽的说明。

实施例1：一种粉末冶金复合功能材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将粒径为20-40微米的铜粉均匀分散在纤维素胶体内形成铜膏，该铜膏内铜粉含量为50-60wt％；

(2)采用网印涂布的方式将铜膏涂布在厚度为170微米、纤维间距为100-150微米的铜纤维基体上，在基体两侧表面形成厚度为小于40微米的铜膏涂层，且保证纤维之间被铜膏充分填充；

(3)在氮气保护下，对步骤(2)所获表面覆盖有铜膏涂层的铜纤维进行第一次烧结处理，烧结温度为1000℃，时间为60分钟，获得烧结体，该烧结体为带有孔洞结构的薄层材料；

(4)对步骤(3)所获烧结体进行辊压塑形处理，直至使该烧结体的厚度被调整为200微米；

(5)将铝膏涂布在经步骤(4)处理后的烧结体上，该铝膏包含40-50wt％的铝粉，余量为丙烯酸树脂，其中铝粉为粒径为5-10微米，直至在烧结体上形成厚度为10-20微米的铝膏涂层；铝膏的涂装量和涂装厚度由最终成品的成分要求确定；

(6)在氮气保护下，对步骤(5)所获表面覆盖有铝膏涂层的烧结体进行第二次烧结处理，烧结温度为610℃，时间为2小时；

(7)将经第二次烧结处理后获得的进行多道次轧制致密化处理，以形成厚度为150微米的铜铝复合片材(即成品)，该铜铝复合片材中铜含量为60-70wt％，铝含量为30-40wt％，相对密度为98％，裁切边角料后，获得一系列尺寸为200毫米*500毫米的铜铝复合片材，定义为样品1；其中，样品1的剖面结构如图1所示，其中铜粉与铜纤维烧结在一起形成铜粉膜，铜纤维间的网格被铜粉所填充，而部分的铝粉颗粒进入到铜粉膜的孔洞内，并与铜粉膜烧结在一起，最终使得该样品呈现为具有毛细结构的薄片。

对比例1：(金属粉末混合-轧制)

一种粉末冶金复合功能材料的制备方法包括如下步骤：

(1)提供与实施例1相同的铜膏、铝膏和铜纤维；

(2)将铜膏和铝膏按相同铝含量均匀混合，形成混合膏体；

(3)将混合膏体以刮涂方式涂布在铜纤维基体上，在铜纤维两侧表面形成厚度为20微米的涂层，且保证铜纤维的各网格被混合膏体充分填充；

(4)在氮气气氛下，对步骤(3)所获表面覆盖有涂层的铜纤维基体进行烧结处理并获得烧结体，烧结温度选取接近铝熔点的温度630℃，

(5)将烧结体进行多道次轧制，以实现致密化处理，所获产品定义为样品2。

对比例2：一种粉末冶金复合功能材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将相同粒径的铜粉和铝粉直接按相应比例混合形成混合金属粉末；

(2)将混合金属粉末在模具中压制，压制的压力为30000牛，生坯厚度为2000微米；

(3)在氮气气氛下，对生坯进行烧结，烧结温度600℃，烧结时间60分钟，所获成品的厚度为1760微米，尺寸为30毫米*50毫米，定义为样品3。

参照GB4472-84和GB/T11007-1989等国家或行业标准，对实施例1、对照例1及对照例2所获各样品的厚度、密度、比表面积、抗压强度等进行测试，结果请参阅表1。

表1为实施例1、对照例1及对照例2中样品的测试数据

	样品1	样品2	样品3
				厚度(微米)	150	N/A	1760
尺寸(宽*长)(毫米)	200*500	N/A	30*50
				相对密度(g/cm3)	98	N/A	95
导电率(％，IACS)	75	N/A	66

注：样品2由于烧结后颗粒脱粉严重无法测试相应数据，样品3受到压机尺寸、模具制作和大型模具开模成本限制没有选取更大尺寸的样品进行比对，表1中所列各项测试数据为多个样品测试结果的平均值。

实施例2：一种粉末冶金复合功能材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将粒径为10-20微米、铝粉与丙烯酸树脂、乙醇混合形成铜浆，该铝浆内铝粉含量为40-50wt％；

(2)采用挤压注射等方式将铝浆涂布在厚度为200微米、铝纤维间距为100微米的铝基体上，在铝纤维基体两侧表面形成厚度小于20微米的铝浆涂层；

(3)在真空条件下，对步骤(2)所获表面覆盖有铝浆涂层的铝纤维基体进行第一次烧结处理，烧结温度为630℃，时间为120分钟，获得烧结体，该烧结体为带有孔洞结构的薄层材料；

(4)对步骤(3)所获烧结体进行辊压塑形处理，直至使该烧结体的厚度被调整为200微米；

(5)采用挤压涂布等方式将硅浆涂布在经步骤(4)处理后的烧结体上，直至在烧结体上形成厚度为5微米以下的硅浆涂层，其中，该硅浆包含20～30wt％的硅粉，余量为环氧树脂，硅粉的粒径为1-10微米；

(6)在真空条件下，对步骤(5)所获表面覆盖有硅浆涂层的烧结体进行第二次烧结处理，烧结温度为580℃，时间为30分钟；

(7)将第二次烧结处理后获得的烧结体进行多道次轧制致密化处理，以形成厚度为150微米的铝硅复合片材，该铝硅复合片材中铝含量为70-80％，硅含量为20-30％，相对密度为97％，裁切边角料后，获得一系列尺寸为200毫米*500毫米的铝硅复合片材。

该实施例1-实施例2所制备的各个样品可以用作超薄型轻质导热导电材料和低膨胀系数热沉材料。

实施例3：一种粉末冶金复合功能材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将粒径为1-10微米的镍粉均匀分散在纤维素和聚丙烯酸混合的胶体内形成镍浆料，该镍浆内镍粉含量为40-50wt％；

(2)刮涂的方式将镍浆料涂布在厚度为100微米、纤维间距为50微米的不锈钢纤维基体上，在不锈钢纤维基体两侧表面形成厚度为小于10微米的镍浆涂层，且保证镍浆涂层为均匀涂布；

(3)在真空气氛保护下，对步骤(2)所获表面覆盖有镍浆涂层的不锈钢纤维基体进行第一次烧结处理，烧结温度为1300℃，时间为120分钟，获得烧结体，该烧结体为带有孔洞结构的薄层材料；

(4)将碳化钨浆料涂布在经步骤(3)处理后的烧结体上，该碳化钨浆料包含40-50wt％的碳化钨粉，余量为丙烯酸树脂，其中碳化钨粉为粒径为1-3微米，碳化钨的涂装量由最终成品的成分要求和步骤(3)形成烧结体的孔隙率确定；

(6)在真空气氛保护下，对步骤(4)所获表面覆盖有碳化钨浆料涂层的烧结体进行第二次烧结处理，烧结温度为1250℃，时间为180分钟；

(7)将经第二次烧结处理后获得的烧结体进行多道次加热轧制(热轧温度900度)致密化处理，以形成厚度为100微米的碳化钨/不锈钢片材(即成品)，该碳化钨/不锈钢片材中碳化钨含量15％～30％，且弥散分布，裁切边角料后，获得一系列尺寸为200毫米*500毫米的碳化钨/不锈钢片材。

该实施例中获得的碳化钨/不锈钢材料可大幅提高不锈钢的耐磨性，并且具有薄型化和轻量化的优势。

需要说明的是，本申请的技术方案不限于实施例1-3中给出的几种情况，实施例1-3仅为本申请的一些较为典型的实施案中，本申请中的纤维基体不限于实施例1-3中给出的以上几种材质，该纤维基体的材质可以是金属、非金属或其复合材料，例如，适用的金属可以是铜、铝、钛、银、金、钴、镍、钨、钼、铁或其合金等，且不限于此；所述第一颗粒包括金属颗粒，所述金属颗粒的材质包括但不限于铜、铝、钛、银、金或其合金等，且不限于此；所述第二颗粒包括金属颗粒、非金属颗粒或其复合颗粒，所述金属颗粒的材质包括但不限于此铜、铝、钛、银、金、钴、镍、钨、钼、铁或其合金等，而所述非金属颗粒的材质包括但不限于碳化硅、碳化钨、碳化硼或金刚石等；本领域技术人员可以参照实施例1-3并结合具体产品的需求而获得具有超薄、高强度、柔性、特殊功能化(耐磨/减摩/高热稳定性/高热导率)等力学、电学、热学等特性的粉末冶金复合功能材料。

本申请实施例所提供的技术方案可以实现具有超薄、高强度、柔性、特殊功能化(耐磨/减摩/高热稳定性/高热导率)等力学、电学、热学等特性的粉末冶金复合功能材料，以及，本申请实施例提供的粉末冶金复合功能材料的制备工艺简单，可以制作厚度为微米级的大尺寸片状薄型零件，并可以实现连续化的工艺生产；并且，本申请实施例所提供的技术方案可以实现多种粉末冶金复合功能材料或制品的方便、快捷、环保、低成本的制备，产品的组成、结构的可控性高，良品率好，适于在多个领域广泛使用。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (25)

1.一种粉末冶金复合功能材料，其特征在于包括：

具有网状结构的纤维基体，所述纤维基体的材质包括铜、铝、钛、银、金、钴、镍、钨、钼或其合金，所述纤维基体中网格大小为10-500微米；

多个第一颗粒，其与所述纤维基体烧结结合为一烧结体，其中部分的第一颗粒填充在所述纤维基体的网格内，部分的第一颗粒结合在所述纤维基体的至少一侧表面，所述烧结体为具有多孔结构的薄层材料，所述第一颗粒为金属颗粒；

多个第二颗粒，其与所述烧结体烧结结合，其中部分的第二颗粒分布在所述烧结体的孔洞内，用于将多个第一颗粒与纤维基体烧结为所述烧结体的烧结温度高于用于将多个第二颗粒与所述烧结体烧结结合的烧结温度，所述第二颗粒包括金属颗粒和/或非金属颗粒；

所述粉末冶金复合功能材料为厚度为10-500微米的二维面状结构。

2.根据权利要求1所述的粉末冶金复合功能材料，其特征在于：所述金属颗粒的材质为铜、铝、钛、银、金、钴、镍、钨、钼或其合金。

3.根据权利要求1所述的粉末冶金复合功能材料，其特征在于：所述第一颗粒的粒径为0.1-250微米。

4.根据权利要求1所述的粉末冶金复合功能材料，其特征在于：所述非金属颗粒的材质为碳化硅、碳化钨、碳化硼或金刚石。

5.根据权利要求1所述的粉末冶金复合功能材料，其特征在于：所述第二颗粒的粒径小于200微米。

6.根据权利要求1所述的粉末冶金复合功能材料，其特征在于：所述第一颗粒与第二颗粒的大小、形状或材质不同。

7.权利要求1-6中任一项所述粉末冶金复合功能材料的制作方法，其特征在于包括：

将包含第一颗粒的第一流体或膏体涂覆在具有网状结构的纤维基体上，并进行第一次烧结处理，获得烧结体，所述烧结体为具有多孔结构的薄层材料；

将包含第二颗粒的第二流体或膏体涂覆在所述烧结体上，并使部分的第二颗粒进入所述烧结体的孔洞内，且进行第二次烧结处理，获得粉末冶金复合功能材料，所述粉末冶金复合功能材料为具有微米级厚度的二维面状结构，所述第一次烧结处理的烧结温度高于第二次烧结处理的烧结温度。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于包括：以辊涂、流延、刮涂、喷涂、刷涂、注射、印刷中的任意一种方式将所述第一流体或膏体涂覆在所述纤维基体上或者将所述第二流体或膏体涂覆在所述烧结体上。

9.根据权利要求7或8所述的制作方法，其特征在于：所述第一流体或膏体包括第一颗粒和分散介质。

10.根据权利要求7或8所述的制作方法，其特征在于：所述第二流体或膏体包括第二颗粒和分散介质。

11.根据权利要求7或8所述的制作方法，其特征在于：所述第一流体或膏体包含20wt％以上第一颗粒。

12.根据权利要求7或8所述的制作方法，其特征在于：所述第二流体或膏体包含20wt％以上第二颗粒。

13.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于还包括：对所述烧结体进行塑形处理，之后将所述第二流体或膏体涂覆在所述烧结体上，再进行第二次烧结处理。

14.根据权利要求13所述的制作方法，其特征在于包括：采用辊压、轧制、模压中的任意一种压制方式对所述烧结体进行所述的塑形处理。

15.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于还包括：对所述粉末冶金复合功能材料进行致密化处理。

16.根据权利要求15所述的制作方法，其特征在于：所述致密化处理包括轧制、辊压、模压处理。

17.权利要求1-6中任一项所述粉末冶金复合功能材料于制备轻质导热导电功能材料、耐磨减摩材料或热沉材料中的用途。

18.一种粉末冶金复合功能材料，其特征在于包括：

具有网状结构的金属纤维基体，所述金属纤维基体中网格大小为10-500微米；

多个第一颗粒，其与所述金属纤维基体烧结结合为一烧结体，其中部分的第一颗粒填充在所述金属纤维基体的网格内，并且所述烧结体为具有多孔结构的薄层材料；

多个第二颗粒，其与所述烧结体烧结结合，其中部分的第二颗粒分布在所述烧结体的孔洞内；

其中，所述第一颗粒、第二颗粒均为金属颗粒，且所述第一颗粒的熔点高于第二颗粒的熔点，所述粉末冶金复合功能材料为厚度为10-500微米的二维面状结构。

19.根据权利要求18所述的粉末冶金复合功能材料，其特征在于：所述第一颗粒的材质为Cu，所述第二颗粒的材质为Al。

20.根据权利要求19所述的粉末冶金复合功能材料，其特征在于：所述金属纤维基体的材质为Cu或铜合金。

21.一种粉末冶金复合功能材料，其特征在于包括：

具有网状结构的金属纤维基体，所述金属纤维基体中网格大小为10-500微米；

多个第一颗粒，其与所述金属纤维基体烧结结合为一烧结体，其中部分的第一颗粒填充在所述金属纤维基体的网格内，并且所述烧结体为具有多孔结构的薄层材料；

多个第二颗粒，其与所述烧结体烧结结合，其中部分的第二颗粒分布在所述烧结体的孔洞内；

其中，所述第一颗粒为第一金属颗粒，所述第二颗粒包括非金属颗粒，且用于将多个第一颗粒与纤维基体烧结为所述烧结体的烧结温度高于用于将多个第二颗粒与所述烧结体烧结结合的烧结温度，所述粉末冶金复合功能材料为厚度为10-500微米的二维面状结构。

22.根据权利要求21所述的粉末冶金复合功能材料，其特征在于：所述金属纤维基体的材质为铝或铝合金。

23.根据权利要求21所述的粉末冶金复合功能材料，其特征在于：所述第一金属颗粒的材质为铝或铝合金。

24.根据权利要求21所述的粉末冶金复合功能材料，其特征在于：所述非金属颗粒的材质为碳化硅、碳化钨、碳化硼或金刚石。

25.根据权利要求21所述的粉末冶金复合功能材料，其特征在于：所述第二颗粒还包括第二金属颗粒，所述第二金属颗粒的材质为Ni、Co、Mo、W或其合金。