[发明专利]一种碳化钨增强石墨基复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种碳化钨增强石墨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：片状石墨＝1：(1～50)的摩尔比，取氧化钨粉和片状石墨混合制得原料粉，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：(2～10)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型试样进行至少60s的激发活化，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，制得碳化钨增强石墨基复合材料；

步骤4)中，所述烧结分两个阶段，第一阶段由室温以150～220℃/min的升温速率升温至1000℃，第二阶段从1000℃以小于150℃/min的升温速率升温至最终烧结温度。

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

3.根据权利要求1所述的碳化钨增强石墨基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所用片状石墨的宽度为300～900μm，宽厚比为15:1，纯度大于99.0％。

4.根据权利要求1所述的碳化钨增强石墨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所述的碳化钨增强石墨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℃，冲洗次数为30～50次。

6.根据权利要求1所述的碳化钨增强石墨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50～100MPa，保压1～5min。

7.根据权利要求1所述的碳化钨增强石墨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。

8.采用权利要求1～7中任意一项所述的制备方法制得的碳化钨增强石墨基复合材料，其特征在于，该碳化钨增强石墨基复合材料具备三维网络状陶瓷骨架，碳化钨均匀分布于片状石墨间，且具有明显各向异性导热性能。

9.根据权利要求8所述的碳化钨增强石墨基复合材料，其特征在于，该碳化钨增强石墨基复合材料的相对密度为92.87％～98.95％；显气孔率为0.34％～2.64％；垂直于石墨片层方向的强度达48.58～210.67MPa；在温度300K下，沿片层方向的热导率达319～381W/(m·K)，垂直于片层方向热导率为34～54W/(m·K)，热膨胀系数为(5～8)×10^-6/K。