【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬復合材料制備，具體涉及一種以納米金剛石為基礎，以泡沫鎳為導電相的超硬導電復合塊體材料制備方法，采用超聲填充結合高溫高壓燒結技術在納米聚晶金剛石中構筑導電通路實現復合材料的超硬導電。
技術介紹
1、隨著科學技術的發展，對極端條件下的探索成為當前研究的熱點領域。這些極端環境，對導電材料的力學性能提出了更高的要求，如：更高的抗壓強度、抗拉強度、耐磨性以及硬度等，來滿足極端環境下長時間的穩定服役的要求。然而，目前優秀的導電材料，多為金屬或合金材料，雖具有良好的導電性(根據現行國家標準：gb/t?351-2019?金屬材料電阻率在1*10-8～2*10-6?ω·m)，但其硬度普遍偏低；具備超硬特性（hv>40?gpa）的材料一般為非金屬材料，為絕緣體。因此，開發一種耦合超硬特性和導電特性的復合材料尤為重要。
2、金剛石是目前最硬的材料，同時還具備良好的導熱性、耐磨性、以及優異的化學穩定性。但是，金剛石是以碳原子 sp 3雜化的共價鍵構成的，強共價鍵導致其電子被局域在碳原子實附近，使金剛石表現為絕緣性。盡管，目前的研究表明可以通過摻雜b實現金剛石導電，但其導電性僅為半導體級別。同時，摻雜困難以及摻雜濃度低也制約著摻b金剛石在導體材料領域應用。因此，相較于摻雜提升金剛石導電性，通過復合導電第二相制備金剛石導電復合材料更具備可行性。授權公告號為cn?114231817?b的中國專利提供了一種cbn和金屬以及陶瓷（ni、ti、tin、co、tic）在燒結壓
3、針對上述難點問題，本專利技術采用網格狀泡沫鎳孔隙內部填充金剛石的方式，在燒結納米金剛石內部預先構筑了導電網絡。同時，設計預處理工藝，預先在填充于泡沫鎳網格內部的納米金剛石表面石墨化構建鎳擴散通路，由于鎳原子在石墨中擴散速度遠高于金剛石，使鎳原子能夠沿金剛石顆粒間石墨層擴散到金剛石顆粒間隙處，使導電通路分布更均勻。同時，鎳為觸媒可以促進石墨向金剛石的轉變，在合適的壓力下促進金剛石顆粒間的石墨轉變為金剛石。石墨的快速轉變，導致石墨層中的鎳局域在金剛石顆粒間形成導電通路。由此，本專利技術在燒結納米金剛石內部構筑導電鎳通路網絡，獲得了金屬量級導電性的金剛石-鎳塊體材料，實現在金剛石-鎳復合材料中耦合超硬性和高導電性，為導電金剛石的制備提供了新思路。
技術實現思路
1、為了克服
技術介紹
存在的不足，滿足導電材料在極端條件下應用的新需求，本專利技術采用一種骨架聯通的泡沫鎳與納米金剛石粉末按照比例混配，采用高溫高壓的方法制備出金剛石-鎳超硬導電復合材料。
2、本專利技術具體的技術方案如下：
3、一種金屬量級導電的金剛石-鎳超硬材料制備方法，有以下步驟：
4、1)?配料：先對泡沫鎳稱重，后將粒度為30-50?nm的納米金剛石和直徑為2?mm平均孔徑為150?μm的泡沫鎳放入無水乙醇中進行超聲混合，得到填充金剛石的泡沫鎳混合塊體；其中，納米金剛石所占摩爾比為93～97?%，余量為泡沫鎳；納米金剛石與無水乙醇的質量比為1：9；超聲頻率為40?khz?超聲時間為30?min；
5、2）烘干處理：將直徑為2?mm的填充有納米金剛石的泡沫鎳放入干燥箱中，在100℃條件下烘干120?min?去除無水乙醇，后稱重；
6、3）預壓處理：將烘干后的泡沫鎳放入組裝塊中，后放入六面頂液壓機中在壓力為5gpa?溫度為700?℃～2000?℃?保溫保壓時間為20?min條件下進行預壓，之后泄壓，泄壓后得到直徑為1.5?mm、高度為2?mm的預壓樣品；
7、4）樣品制備：將預壓樣品放入kawaii六八壓機中，在壓力為10～20?gpa?溫度為1800?℃?條件下保溫保壓20?min進行燒結，之后冷卻泄壓，得到金屬量級導電的金剛石-鎳超硬材料。
8、作為優選，步驟1）中所述的填充金剛石的泡沫鎳混合塊體中，所述泡沫鎳占總樣品摩爾量的5?%。
9、作為優選，步驟3）所述的預壓處理的條件為5?gpa、1800?℃、20?min，通過預壓處理將金剛石表面石墨化，同時鎳擴散到石墨中，得到結構由內到外依次為金剛石/石墨/鎳的預壓樣品。
10、作為優選，步驟3）所述的六面頂液壓機型號為cs-ⅲ*614000。
11、有益效果
12、本專利技術在5?gpa、700?℃～2000?℃、保溫保壓時間為20?min的預處理過程中，金剛石表面發生石墨化。因此，可以利用納米金剛石表面石墨化作為鎳擴散通道，泡沫鎳的鎳骨架和擴散在金剛石顆粒間的鎳作為導電相，并采用高溫高壓技術將兩者緊密燒結形成超硬導電的金剛石-鎳復合材料。金剛石在復合材料中作為基底相起到提升復合材料硬度的作用，鎳作為復合材料本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種金屬量級導電的金剛石-鎳超硬材料制備方法，有以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種金屬量級導電的金剛石-鎳超硬材料制備方法，其特征在于，步驟1）中所述的填充金剛石的泡沫鎳混合塊體中，所述泡沫鎳占總樣品摩爾量的5?%。
3.根據權利要求1所述的一種金屬量級導電的金剛石-鎳超硬材料制備方法，其特征在于，步驟3）所述的預壓處理的條件為5?GPa、1800?℃、20?min，通過預壓處理將金剛石表面石墨化，同時鎳擴散到石墨中，得到結構由內到外依次為金剛石/石墨/鎳的預壓樣品。
【技術特征摘要】
1.一種金屬量級導電的金剛石-鎳超硬材料制備方法，有以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種金屬量級導電的金剛石-鎳超硬材料制備方法，其特征在于，步驟1）中所述的填充金剛石的泡沫鎳混合塊體中，所述泡沫鎳占總樣品摩爾量的5?%。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：朱品文，孫貴乾，由存，陶強，崔田，黃晴晴，劉丹青，侯語同，朱芊潯，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：
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