中國粉體網(wǎng)訊 金剛石憑借超高硬度、優(yōu)異導(dǎo)熱性、穩(wěn)定化學(xué)性能及獨(dú)特光學(xué)特性，成為材料科學(xué)領(lǐng)域的“全能冠軍”。隨著前沿技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)需求升級，金剛石相關(guān)材料的創(chuàng)新研究不斷突破技術(shù)瓶頸，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用也從傳統(tǒng)領(lǐng)域向高端制造、新一代信息技術(shù)等賽道加速拓展，形成“科研突破-技術(shù)轉(zhuǎn)化-產(chǎn)業(yè)升級”的良性循環(huán)。
盡管金剛石具有很多優(yōu)異性能，但高成本和脆性等問題限制了其單一應(yīng)用。金剛石通過與金屬等材料的復(fù)合，既能保留金剛石的優(yōu)異性能，又能降低成本，提高實(shí)用性，成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。金剛石增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法很多，如高溫高壓燒結(jié)法、真空熱壓燒結(jié)法、放電等離子體燒結(jié)法、熔滲法等。
放電等離子燒結(jié)法（SPS），又稱等離子體活化燒結(jié)法或脈沖電流燒結(jié)法，是一種高效、低成本和低能耗的粉末冶金技術(shù)。近三十年來，該技術(shù)在高溫合金、陶瓷、硬質(zhì)合金、高熵合金和難熔金屬等材料中獲得廣泛應(yīng)用。作為一種多能場輔助燒結(jié)技術(shù)，SPS在對粉體加壓的同時(shí)，對樣品施加可控的直流脈沖電流引發(fā)局部焦耳熱、等離子體活化等獨(dú)特效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)材料的燒結(jié)。與傳統(tǒng)的燒結(jié)方式相比，SPS具有燒結(jié)速度快、燒結(jié)溫度低、燒結(jié)時(shí)間短的特點(diǎn)。
SPS連接示意圖
放電等離子體燒結(jié)法將金剛石和金屬的混合粉末裝入石墨模具中，利用脈沖電流產(chǎn)生火花放電溫度對粉末進(jìn)行均勻加熱，同時(shí)在加熱過程中施加一定的壓力，能夠?qū)崿F(xiàn)較快的金剛石燒結(jié)過程，提高制備效率，改善金剛石和金屬基體的界面結(jié)合性能，有利于提高復(fù)合材料的結(jié)合強(qiáng)度。與其他方法相比，放電等離子體燒結(jié)法的設(shè)備和材料成本也較低。
2025年11月5日，中國粉體網(wǎng)將在河南•鄭州舉辦“2025半導(dǎo)體行業(yè)用金剛石材料技術(shù)大會”。屆時(shí)，我們邀請到合肥工業(yè)大學(xué)張久興教授出席本次大會并作題為《金剛石相關(guān)材料的創(chuàng)新研究與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展》的報(bào)告，報(bào)告將闡述SPS獨(dú)特?zé)Y(jié)機(jī)理和效應(yīng)，分析SPS技術(shù)在高新材料研究中的優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)化可行性，系統(tǒng)介紹金剛石二級增壓用特種硬質(zhì)合金、金剛石-金屬復(fù)合材料的研究進(jìn)展與未來展望。
專家簡介
張久興，物理學(xué)理學(xué)學(xué)士，材料科學(xué)與工程工學(xué)博士，長江學(xué)者特聘教授，百千萬人才工程國家級人選，歷任北京工業(yè)大學(xué)和合肥工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院院長，現(xiàn)任合肥工業(yè)大學(xué)二級教授、博士生導(dǎo)師、金剛石復(fù)合材料和SPS新材料新技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)帶頭人。長期從事金剛石復(fù)合材料、稀土六硼化物單晶材料、金屬納米材料、高端難熔金屬、特種硬質(zhì)合金以及SPS功能新材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。集成創(chuàng)新建立國內(nèi)唯一、具有國際領(lǐng)先水平的集金屬納米粉末制備與SPS燒結(jié)一體化的研發(fā)平臺、國內(nèi)最完整、達(dá)到國際先進(jìn)水平的高熔點(diǎn)單晶材料研究平臺以及中國首條SPS生產(chǎn)線。承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)、國家自然科學(xué)基金、國家973/863、國防軍工等科研項(xiàng)目50余項(xiàng)。在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表SCI收錄論文200余篇。擁有授權(quán)國家發(fā)明專利50多項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化20項(xiàng)。獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，教育部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)。2021年起，致力于研究成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，牽頭成立安徽尚欣晶工新材料科技有限公司，并任首席科學(xué)家。
參考來源：
林盼盼等：放電等離子體燒結(jié)技術(shù)在材料連接領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀
杜小東等：芯片用金剛石增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料研究進(jìn)展
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/石語）
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