存在的问题及展望随着大功率电子元器件在国防、航空航天、电子信息和现代数控加工等领域的应用,对热沉散热材料的要求越来越苛刻。而金刚石/铜基复合材料作为大功率电子装备用热点研究的新一代散热材料之一,如何发挥金刚石/铜基复合材料各组元的特点,从而使新型的散热材料实现高热导率和低热膨胀系数,是当前存在的主要问题:(1)金刚石与铜的致密性问题,这是因为金刚石与铜的润湿性差,在1150℃下两者之间不存在固相反应,无法从烧结中直接获得致密的复合材料。目前,研究者主要通过金刚石表面改性,如加入界面元素(Mo、Cr、B、Ti等)来改善金刚石与铜的界面相容性,降低界面热阻;(2)金刚石石墨化问题,金刚石与铜在真空烧结过程中,当温度在970~1670K时,部分金刚石开始发生石墨化现象,一旦温度高于2070K,金刚石就完全石墨化,这与烧结的气氛和烧结压强有关。因此气氛保护下进行烧结,避免与空气的接触,能抑制石墨化的产生;(3)热循环载荷工况下金刚石/Cu基复合材料的性能问题,在制备高性能金刚石/Cu基复合材料时,往往选用大颗粒、高体积分数的金刚石颗粒,而这必将导致复合材料内部应力畸变能升高,在热沉散热材料长时间处于热循环载荷工况条件下,金刚石/铜基复合材料的导热性、畸变应力场、弹性模量和蠕变等性能变化。 对未来发展金刚石/铜基复合材料应从以下几个方面着重开展研究:(1)研究颗粒表面改性工艺和基体合金设计思路,建立过渡层与金刚石和铜之间的物理性能匹配规律,从而寻找到最佳的过渡层来改善金刚石与铜之间的界面结合和界面热阻,以此达到进一步提高复合材料热物理性能和力学性能。(2)通过不断研究创新先进的制备技术,制备高度致密、弥散均匀的金刚石/铜基复合散热材料是未来研究的主流方向。(3)金刚石复合材料难于加工,因此需进一步开发和完善低成本“粉末注射成形―熔浸”近净成形制造技术,进而实现金刚石/铜复合材料作为散热材料在电子产业中的广泛应用。