[发明专利]一种提高W-Y2O3复合材料烧结致密性的方法

说明书

本发明公开了一种提高W‑Y₂O₃复合材料烧结致密性的方法，是采用湿化学法向钨基材料中添加第二相Y₂O₃，同时添加表面活性剂，制备得到W‑Y₂O₃复合材料。本发明基于钨作为PFMs的实际情况，从提高晶界密度考虑，用湿化学法向钨基材料中添加第二相Y₂O₃，提高了晶界强度，避免了传统机械合金化导致的晶粒分布不均的问题；为了进一步提高钨基合金密度，在制备W‑Y₂O₃复合粉体的过程中加入表面活性剂，进一步促进晶粒细化且分布均匀，显著提高了W‑Y₂O₃复合材料的烧结密度和导热性能，使脆性问题得到有效缓解。

技术领域

本发明涉及一种钨基复合材料以及制备方法，具体地说是提高W-Y₂O₃复合材料烧结致密性的方法。

背景技术

人类对清洁能源的向往和需求日益加剧，促使人类去寻求高效的清洁能源。核聚变能因高的能量密度和无放射性成为人类实现绿色、可持续发展的能源之一。核聚变能带来机遇的同时，也带来了前所未有的挑战。在核聚变堆工作的时候，直接面向等离子体材料(PFMs，Plasma Facing Materials)将承受高能粒子轰击，材料表面会出现熔化、烧蚀、开裂以及出现fuzz结构等变化。因此对面向等离子体材料有很高的要求。

目前，钨被认为是最有前景的PFMs，具有高熔点、高热导、抗溅射能力强等特点。但是，钨具有一系列脆性问题，在受到热冲击或者He粒子辐照时，容易在晶界产生裂纹。

发明内容

本发明针对上述现有技术所存在的问题，旨在提供一种提高W-Y₂O₃复合材料烧结致密性的方法。本发明采用湿化学法得到W-Y₂O₃复合材料，同时加入表面活性剂油酸三乙醇胺，进一步促进晶粒细化，W-Y₂O₃复合材料相对密度得到很大程度的提高。

本发明提高W-Y₂O₃复合材料烧结致密性的方法，是采用湿化学法向钨基材料中添加第二相Y₂O₃，同时添加表面活性剂，制备得到W-Y₂O₃复合材料。

所述表面活性剂为油酸三乙醇胺。

本发明提高W-Y₂O₃复合材料烧结致密性的方法，包括如下步骤：

步骤1：粉体的制备

将偏钨酸铵(AMT，Aladdin，纯度≥99.95％)、硝酸钇(Y(NO₃)₃·6H₂O，Aladdin，纯度≥99.5％)和表面活性剂油酸三乙醇胺(C₁₆H₂₂N₄O₃，纯度99％)分别溶解在一定量的去离子水中，然后混合均匀；将草酸(C₂H₂O₄·2H₂O，分析纯)作为沉淀剂加入混合溶液中搅拌均匀，在120-140℃下超声震荡并且不断搅拌直至得到前驱体，烘干研磨后的粉末放入管式炉中进行还原，还原气氛为氢气，得到W-Y₂O₃复合粉体；

步骤1中，油酸三乙醇胺、硝酸钇和草酸的添加量分别为偏钨酸铵质量的1-3％，1.5％，38.5％。

步骤1中，还原气氛氢气的纯度≥99.999％；所述还原是首先于540-660℃保温55-75分钟，然后升温至760-860℃保温115-135分钟。