[发明专利]一种碳化钨增强碳基复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种碳化钨增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按氧化钨：中间相炭微球=1：（1~50）的摩尔比，取氧化钨和中间相炭微球混合制得原料粉，按氯化钠：氯化钾=（1:3）~（3:1）的摩尔比，取氯化钠和氯化钾混合制得反应介质；按原料粉：反应介质=1：7的质量比，将原料粉和反应介质充分混合均匀，制得混合粉末；

2）在真空或保护气氛下，将混合粉末以5~15℃/min的升温速率自室温起升到600℃，保温30min；再以5~10℃/min的升温速率升到900~1100℃，保温1~5h，经热水冲洗多次，烘干后得到粉体；

3）将制得的粉体装入石墨模具中，先预压成型；

4）将装有预压成型试样的石墨模具置于放电等离子烧结装置中，对预压成型试样施加不低于50MPa的轴向压力，并在真空或通有保护气氛条件下，利用脉冲电流对预压成形试样进行至少60s激发活化，然后通过增加电流由室温升温至1500~1900℃进行烧结，保温后冷却，制得碳化钨增强碳基复合材料。

2.根据权利要求1所述的碳化钨增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所用氧化钨的粒径范围为0.5~3μm，纯度大于99.0%。

3.根据权利要求1所述的碳化钨增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所用中间相炭微球的粒径为8~12μm。

4.根据权利要求1所述的碳化钨增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，混合采用机械搅拌，搅拌时间为10~20min。

5.根据权利要求1所述的碳化钨增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，热水温度为80~100℃，冲洗30~50次。

6.根据权利要求1所述的碳化钨增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3）中预压成型的压力为50~100 MPa，保压1~5min。

7.根据权利要求1所述的碳化钨增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4）所述烧结分两个阶段，第一阶段由室温起以150~200°C/min的升温速率升温至1000℃，第二阶段从1000℃以小于150°C/min的升温速率升温至最终烧结温度。

8.根据权利要求1所述的碳化钨增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4）所述的保温时间至少为5min。

9.采用权利要求1~8中任意一项所述的碳化钨增强碳基复合材料的制备方法制得的碳化钨增强碳基复合材料，其特征在于，该复合材料以中间相炭微球作为基体原料，以化学反应生成的碳化钨作为增强相，采用热压烧结法使所述增强相均匀分布在中间相炭微球基体间，形成具有三维网状骨架且均匀各向同性结构的复合材料；其中，以质量百分比计，中间相炭微球占55%~90%，碳化钨增强相占10%~45%。

10.根据权利要求9所述的碳化钨增强碳基复合材料，其特征在于，该碳化钨增强高取向石墨复合材料的相对密度为90.12%~99.51%；显气孔率为0.28%~5.15%；抗弯强度为98~446 MPa。