芯耀
243
泵用材料常面临强腐蚀、含磨粒的苛刻工况。德国弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所（Fraunhofer IKTS）开发了金刚石-碳化硅（Diamond-SiC）复合材料，凭借金刚石的高硬度和SiC的优异化学稳定性，特别适合潜海、化工等高暴露轴承与密封件。
为降低加工成本，IKTS采用梯度设计：仅在功能表面形成金刚石层（体积分数约50%）。主要工艺为双压成型或浆料涂覆，液相硅化后表面硬度达48 GPa（HK2），残余硅<5%，耐腐蚀性极强，磨损性能接近多晶金刚石（PCD）。基体仍可常规机加工，实现高精度低成本制造。
在BMBF资助的SubSeaSlide项目（FKZ: 03SX508F）中，IKTS已向Eagle-Burgmann、Miba Industrial Bearings和Sulzer AG交付原型，工业测试结果优异，证明了材料巨大潜力。
金刚石 - SiC 复合材料
金刚石-SiC复合材料是将金刚石的超高硬度、高耐磨性与碳化硅的优异耐腐蚀性、低热膨胀系数、高结构稳定性相结合的高性能特种陶瓷基复合材料，是新一代面向苛刻工况的结构材料和面向高端散热的功能材料，被认为是解决极端工况下材料损耗、高端电子热管理等问题的核心材料之一，相关研究与产业化已成为材料领域的重要方向。
核心材料特性
力学性能优异经烧结后的复合材料努氏硬度最高可达48 GPa（HK2），磨损性能与聚晶金刚石（PCD）相当，能承受高机械载荷，抗磨料颗粒冲刷能力强；
耐腐蚀性突出硅体积分数低于5%，在碱性介质、水热环境、化工腐蚀性介质中仍保持高稳定性，适用于海底、化工等恶劣场景；
热学性能适配性高碳化硅的低热膨胀系数与金刚石的高导热性结合，部分改性款型热导率可达800 W/m·K以上（为铜的2倍），热膨胀系数与硅基半导体匹配，无界面翘曲风险；
加工适配性提升通过梯度工艺仅在功能面制备金刚石层，基底仍可采用传统工艺精密加工，大幅降低整体加工成本，解决了纯金刚石材料加工难、成本高的痛点。
主流制备工艺
-
- 梯度成型工艺（Fraunhofer IKTS核心工艺）：包括二次压制法（金刚石颗粒压覆预压SiSiC基底）和浆料涂覆法（在渗硅/烧结碳化硅表面涂覆金刚石浆料），经液相渗硅、烧结后形成复合层，适用于轴承、密封件等结构件；
-
- 高温高压烧结法：在5.1 GPa以上高压、800-1650℃高温下使金刚石与硅粉反应生成SiC，有效防止金刚石石墨化，制备的热沉材料热导率可达650 W/m·K，适用于散热构件；
-
- 先驱体转化法：以聚碳硅烷为前驱体，经浸渍-裂解在金刚石表面生成SiC涂层，抑制金刚石石墨化，工艺简单成本低，适用于规模化制备；
- 液相渗硅法：通过硅液与金刚石表面碳反应生成SiC结合相，实现金刚石与SiC的界面结合（主流无压浸渗工艺，IKTS、Coherent等广泛采用）。
主要应用方向：
相关企业布局情况
弗劳恩霍夫 IKTS，该领域核心研发机构，掌握梯度双压与浆料涂覆核心工艺，主导SubSeaSlide项目，提供从材料测试、工艺开发到试点生产的完整技术服务，是工业应用的先行者。
EagleBurgmann，全球机械密封龙头，与IKTS深度合作，将金刚石-SiC复合材料率先应用于密封面（DiamondFace技术），显著提升在低润滑、腐蚀性介质中的寿命，已成为企业技术新标准。
Coherent Corp，2025年推出专利金刚石负载SiC陶瓷复合材料，各向同性热导率>800 W/m·K（铜的2倍），热膨胀系数完美匹配硅，专为AI数据中心与HPC设计，已用于直接芯片散热和微通道冷板，占据高端热管理先机。
