[发明专利]金属元素Ti/Cr与硬质相WC原位共掺杂的纳米晶钨铜基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种成分、组织分布均匀且金属元素Ti/Cr及硬质相WC原位共掺杂纳米晶W-Cu基块体复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以钨氧化物、铜氧化物、碳化钛/碳化铬和碳化钨为原料，按照化学计量比进行配料；首先对钨氧化物、铜氧化物进行高能球磨，磨球与粉末质量比为3:1～5:1，以无水乙醇为研磨介质，研磨介质与物料体积比为1:1～3:1，球磨机转速为100～500r/min，球磨时间为20～50h；其次对碳化钛/碳化铬和碳化钨进行高能球磨，磨球与粉末质量比为5:1～10:1，以无水乙醇为研磨介质，研磨介质与物料体积比为3:1～5:1，球磨机转速为500～2000r/min，球磨时间为50～80h。经过高能球磨使得各原料粒径达到纳米级别，同时增加反应活性，若可直接得到纳米级别的原材料颗粒，则可省去高能球磨环节；之后将球磨后的粉末进行二次低速球磨混粉，球磨时间为10～30h；

(2)将步骤(1)球磨后的粉体放置干燥箱中干燥处理，干燥温度为100℃，干燥时间为8h；将干燥后的粉末置于管式炉中进行反应，采用氩气或氮气作为保护气体，反应温度为750～950℃，保温时间为1.5～2.5h，保温结束后，直到炉体降至室温后，关闭保护气体，得到金属元素Ti/Cr及强化相WC共掺杂的纳米W-Cu基复合粉末；

(3)取适量步骤(2)得到的粉末装入石墨模具中，将粉末进行预压，压力为5～20MPa；随后在放电等离子烧结室中完成装模，对烧结腔室进行抽真空操作，并对模具整体施加压力90～120MPa并保持；当真空度降至8～10Pa的条件下，以升温速率为50～100℃/min进行升温，升温至890～930℃保温2～5min，保温结束后关闭电流，使样品随炉冷却至室温；

钨氧化物、铜氧化物、碳化钛/碳化铬和碳化钨用量关系为：金属氧化物中O的总摩尔数需要大于等于与碳化钛/碳化铬中C结合生成碳氧气体的摩尔数，且小于等于与所有金属碳化物中总的C反应生成碳氧气体的摩尔数；金属碳化物中的C与金属氧化物中的O全部反应后还可剩余WC中的一部分C，所述的一部分C含量范围为0～100％，若为100％则代表WC原料中的WC全部作为强化相，若为0则相当于WC原料中的W全部转换为W-Cu基体中的W；

碳氧气体为一氧化碳或/和二氧化碳；

2.按照权利要求1所述的一种成分、组织分布均匀且金属元素Ti/Cr及强化相WC原位共掺杂纳米晶W-Cu基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中根据不同原料的性质及初始粒径，通过调控球磨工艺制备得到不同粒径的处理后原料粉末；上述步骤(2)依据目标粉体的成分选择相应的处理后原料粉末。

3.按照权利要求1所述的一种成分、组织分布均匀且金属元素Ti/Cr及强化相WC原位共掺杂纳米晶W-Cu基复合材料的制备方法，其特征在于，W-Cu基体成分质量百分比组成为：W占60～95％，Cu占5～40％；掺杂物金属元素Ti/Cr的质量为W-Cu基体质量的2～10％，强化相WC的质量为W-Cu基体质量的0.2～10％。