[发明专利]一种难熔碳化物颗粒增强钨渗铜复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种难熔碳化物颗粒增强钨渗铜复合材料的制备方法，属于钨渗铜复合材料技术领域。本申请解决了现有过渡金属碳化物和硼化物之间具有较低的固溶度，很难制备得到过渡金属碳硼化物的问题。本发明将钨粉和过渡金属碳化物粉体配置成浆料，经过砂磨、喷雾干燥、射频等离子球化获得复合粉体。将复合粉体通过模压和冷等静压的方式获得多孔坯体，再经过排胶和高温烧结后获得多孔预制体，在1100℃～1400℃下渗入金属铜，制备出难熔碳化物颗粒增强钨渗铜复合材料。该复合材料在不降低钨渗铜材料耐烧蚀性能的基础上，进一步降低了材料的密度和热导率，同时力学性能大大提高。

技术领域

本发明涉及一种难熔碳化物颗粒增强钨渗铜复合材料的制备方法，属于钨渗铜复合材料技术领域。

背景技术

钨渗铜材料是由高熔点、高强度的钨骨架熔渗金属铜所制备的复合材料，主要成分为钨，其含量在80％以上。渗入的铜在高温时会熔融挥发，起到发汗冷却的作用。钨渗铜材料具有高强度、高硬度、抗高温、耐烧蚀、低膨胀系数等优点，被广泛应用于航空航天(如火箭喷嘴、飞机喉衬等)、机械和电子等高温领域。

钨渗铜是应用于固体火箭发动机喉衬的最主要材料，钨渗铜喉衬性能稳定，耐烧蚀性能较好。但是钨渗铜材料密度大，热导率偏高，钨骨架在超高温烧蚀环境下强度偏低且尺寸稳定性较差，逐渐不适应航天领域轻质高效的要求。难熔金属碳化物增强钨基复合材料具有高强、高韧性、轻质耐烧蚀的优点，但是热压烧结成本高且难以实现构件的近净成型，限制了该材料的应用。因此，提供一种难熔碳化物颗粒增强钨渗铜复合材料的制备方法是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有过渡金属碳化物和硼化物之间具有较低的固溶度，很难制备得到过渡金属碳硼化物的问题，提供一种超硬单相的碳硼化物四元固溶体陶瓷材料的制备方法。

本发明的技术方案：

一种难熔碳化物颗粒增强钨渗铜复合材料的制备方法，该方法的操作步骤如下：

步骤一，将分散剂和粘结剂溶解在去离子水中，然后加入粉体，超声处理，获得浆料；

步骤二，对步骤一获得的浆料进行研磨；研磨后的浆料在惰性气氛下喷雾造粒，得到复合微粒；

步骤三，对复合微粒进行球化处理后，进行干压成型，制得生坯，然后将生坯进行冷等静压成型，煅烧，得到多孔预制体；

步骤四，使用金属铜对多孔预制体进行熔渗，得到难熔碳化物颗粒增强钨渗铜复合材料。

优选的：所述的步骤一中粉体为碳化物和钨粉，粉体中碳化物的质量为粉体总质量的1％～20％，余量为钨粉；所述的钨粉粒径为1μm～10μm。

最优选的：所述的步骤一中碳化物为碳化锆、碳化钛、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钒、碳化钼或碳化铪；所述的分散剂为聚乙烯醇脂，聚乙烯醇脂的质量为粉体总质量的1％～2％；所述的粘结剂为乙烯醇，乙烯醇的质量为粉体总质量的1％～2％；所述的浆料固体含量为30wt％～60wt％。

优选的：所述的步骤二中使用砂磨机对浆料进行研磨，研磨条件：转速为500r/min～3000r/min，研磨时间为5h～10h。

优选的：所述的步骤二中在在惰性气氛下使用喷雾干燥造粒机对研磨后的浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒条件为：浆料泵输送浆料的压力为0.1MPa～0.5Mpa，离心转盘的转速为10000rpm～35000rpm，进口温度为200℃，出口温度为100℃。

优选的：所述的步骤三采用射频等离子球化设备对复合微粒进行球化处理，球化处理条件为：射频等离子球化输入功率为30KW～60KW，送粉速率为5g/min～50g/min，送粉气工作气流量为5L/min～20L/min，中气工作气流量为20L/min～50L/min，边气工作气流量为50L/min～100L/min。