高真空环境是防止烧结过程中材料降解的关键因素。它具有两个特定功能：有效去除粉末间隙中截留的气体，以及防止铝在高温下氧化。
没有这种真空，铝会迅速与氧气反应生成氧化铝薄膜，而氧化铝薄膜是热绝缘体。通过保持铝基体的金属状态，真空确保了与金刚石颗粒的纯净界面，这对于实现高导热性至关重要。
核心要点 高导热性复合材料的生产依赖于纯净的冶金界面。真空热压炉消除了氧化层和气孔的形成，这些是切断金刚石填料和铝基体之间导电连接的主要热屏障。
防止氧化的关键作用
铝的反应性
铝是一种活泼的金属，尤其是在烧结所需的高温下，很容易与氧气发生反应。
在非真空环境下，铝粉的表面会立即氧化。这种化学反应会在颗粒表面形成一层坚硬、易碎的氧化铝（氧化铝）。
导热性差距
氧化铝薄膜的形成对热性能是毁灭性的。
纯铝是优良的导体，而氧化铝是陶瓷，其导热性显著较低。如果允许这些薄膜形成，它们将作为围绕铝颗粒的绝缘屏障，有效地阻碍热量在复合材料中的流动。
保持金属特性
高真空环境充当保护罩，使铝保持其纯金属状态。
这种保持确保了基体保留其固有的导热性能。它防止了导电金属转化为电阻陶瓷，确保基材能够进行高性能散热。
优化材料界面
消除间隙气体
复合材料的生产涉及压实粉末，这不可避免地会在颗粒之间形成截留气体的空腔。
真空环境在致密化发生之前有效地将这些气体从粉末间隙中抽出。如果这些气体未被去除，它们将在最终材料中形成空隙或孔隙，这些空隙或孔隙是结构缺陷和热断点。
确保直接接触
为了使复合材料高效导热，基体必须与增强材料物理结合。
通过去除氧化层和吸附的气体，真空促进了金属铝与金刚石表面之间的直接接触。这使得能够形成干净、紧密的物理和冶金结合界面，这是热能传输的最小阻力路径。
理解权衡
设备复杂性和周期时间
虽然高真空对质量至关重要，但它增加了制造过程的复杂性。
达到通常低于$5 \times 10^{-3}$ Pa 的真空水平需要复杂的泵送系统和精确的密封完整性。这增加了设备的资本成本并延长了周期时间，因为在加热开始之前必须完全抽空腔室。
对真空泄漏的敏感性
该工艺对腔室压力的波动非常敏感。
即使是轻微的泄漏或不足的真空水平也可能导致部分氧化。由于铝氧化速度非常快，受损的真空环境可能会导致“看不见的”氧化层，从而降低导热性，而不一定会影响零件的视觉外观。
为您的目标做出正确选择
要实现金刚石/铝复合材料的理论最大性能，需要平衡大气控制与机械力。
- 如果您的主要关注点是导热性：优先考虑真空度完整性（目标是 $10^{-3}$ Pa 或更高），以确保铝粉表面零氧化，因为即使是薄氧化膜也会充当热屏障。
- 如果您的主要关注点是材料密度：专注于真空与轴向压力（例如 50 MPa）的协同作用，因为真空消除了气体阻力，而压力则通过机械作用将软化的铝推入金刚石颗粒之间的空隙。
最终，真空不仅仅是一个工艺环境；它是对基体和金刚石之间界面进行表面工程的主要工具。
总结表：
| 特性 | 在复合材料生产中的作用 | 对导热性的影响 |
|---|---|---|
| 高真空 ($10^{-3}$ Pa) | 防止铝氧化和氧化铝薄膜形成 | 确保纯净的金属路径用于热流 |
| 气体萃取 | 去除粉末间隙中截留的空气 | 消除隔热的空隙和孔隙 |
| 轴向压力 | 将软化的基体推入金刚石间隙 | 增加材料密度和界面接触 |
| 界面工程 | 促进直接冶金结合 | 最小化颗粒边界的热阻 |
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