[发明专利]自生氮化硅晶须增韧碳化钨复合材料及其制备方法

权利要求书

1.自生氮化硅晶须增韧碳化钨复合材料，其特征在于：所述碳化钨复合材料含氮化硅晶须、氧化钇与氧化铝添加剂，其余为碳化钨以及不可避免的杂质相；所述氮化硅晶须为原位自生β-Si₃N₄晶须，其质量百分比为3.7～18.6％；所述氧化钇添加剂的质量百分比为0.1～1.2％；所述氧化铝添加剂的质量百分比为0.1～1.2％。

2.根据权利要求1所述的自生氮化硅晶须增韧碳化钨复合材料，其特征在于：所述原位自生β-Si₃N₄晶须的长径比≥3。

3.自生氮化硅晶须增韧碳化钨复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤及其工艺条件：

步骤一：备料

将WC、α-Si₃N₄、Al₂O₃、Y₂O₃粉末按下述质量百分比配比原料粉末：WC 80～95％，α-Si₃N₄4.6～18.6％，Y₂O₃0.1～1.2％，Al₂O₃0.1～1.2％，其中Y₂O₃+Al₂O₃≥0.4％，其余为不可避免的微量杂质；

步骤二：粉末混合

将上述原料粉末置于有机或无机溶剂中进行湿式低能球磨，制得混合浆料；

步骤三：粉末干燥与过筛

将上述混合浆料置于干燥炉内烘干至溶剂残余量≤1％，然后碾碎、过筛，得到颗粒尺寸≤250μm的混合粉末；

步骤四：烧结混合粉末

采用放电等离子烧结技术对上述混合粉末进行成型和烧结。

4.根据权利要求3所述的自生氮化硅晶须增韧碳化钨复合材料的制备方法，其特征在于：所述Al₂O₃+Y₂O₃与α-Si₃N₄的质量比≥7/93。

5.根据权利要求3所述的自生氮化硅晶须增韧碳化钨复合材料的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇，无机溶剂为水。

6.根据权利要求3所述的自生氮化硅晶须增韧碳化钨复合材料的制备方法，其特征在于：所述放电等离子烧结为一步烧结工艺或两步烧结工艺。

7.根据权利要求6所述的自生氮化硅晶须增韧碳化钨复合材料的制备方法，其特征在于：所述一步烧结工艺条件如下：

烧结电流类型为直流脉冲电流，

烧结压力：30～70MPa，

烧结升温速率：50～300℃/min，

烧结温度：1700～1900℃，

烧结保温时间：0～20min，

烧结真空度：≤4Pa。

8.根据权利要求3所述的自生氮化硅晶须增韧碳化钨复合材料的制备方法，其特征在于：所述两步烧结工艺条件如下：

第一步：

烧结电流类型为直流脉冲电流，

烧结压力：30～70MPa，

烧结升温速率：50～300℃/min，

烧结温度：1700～1750℃，

烧结保温时间：0min，

烧结真空度：≤4Pa；

第二步：

烧结电流类型为直流脉冲电流，

烧结压力：30～70MPa，

降温速率：50～100℃/min，

烧结温度：1450～1600℃，

烧结保温时间：10～30min，

烧结真空度：≤4Pa。