[发明专利]一种制备大尺寸钨纤维增韧钨Wf/W复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种制备大尺寸钨纤维增韧钨Wf/W复合材料的方法，采用滚筒式混粉机对钨粉与钨纤维进行混合，然后结合SPS烧结技术进行致密化，通过控制混料工艺参数和SPS烧结工艺参数，同时借助电流引导介质的配合作用，实现调控Wf/W复合材料样品内孔隙度和孔隙分布，以实现增韧效果最佳化。通过上述方式，本发明能够有效地改善钨材料的脆性行为，实现钨材料有效增韧，突破Wf/W复合材料大尺寸制备技术，实现可工程应用。

技术领域

本发明涉及钨基复合材料制备及其性能改善的领域，特别是涉及一种制备大尺寸钨纤维增韧钨Wf/W复合材料的方法。

背景技术

当今社会，人类的能源需求日益增多，开发和利用安全、无污染的新型能源成为人类的聚焦点。核聚变能具有无任何核废料、无长期放射性，且绿色、有高能量密度等特点受到了广泛关注。

核聚变装置用面向等离子体的材料(PFMs)，承受着聚变反应产生的高能粒子轰击，这是实现可控核聚变关键性挑战之一。作为第一壁用钨具有本征脆性特点，在聚变工况下面临开裂失效的挑战，改善W的脆性行为，成为研究的热点。另外，第一壁钨材料用在未来核聚变装置中，对其尺寸也有一定的要求，而高熔点W材料大尺寸制备，也成为W材料工程应用的另一挑战。因此，改善W材料的韧性以及实现其大尺寸制备，是一项亟需突破的技术。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种制备大尺寸钨纤维增韧钨Wf/W复合材料的方法，能够明显改善钨材料在高温下表现出的脆性行为，实现钨材料有效增韧，并突破Wf/W复合材料大尺寸制备技术，实现工程应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种制备大尺寸钨纤维增韧钨Wf/W复合材料的方法，采用滚筒式混料机对钨粉与钨纤维进行混合，然后结合SPS烧结技术进行致密化，通过控制混料工艺参数和SPS烧结工艺参数，实现调控Wf/W复合材料大样品组织内孔隙度和孔隙分布。

本发明的有益效果是：本发明在电等离子烧结技术的基础上引入电流引导介质，可实现高效率、低成本制备样品材料，并有效克服热压烧结、热等静压烧结、固相反应法等传统烧结方法难以合成大尺寸样品的突出缺点，即使传统方法可通过用一定工艺方法将尺寸做大，但仍无法满足致密度的要求而无法满足实际应用需要，而本方法制备的大尺寸样品可直接实现工程大量应用。

本发明所采用的方法涉及电流引导介质的使用，同时通过控制制备工艺，可借助电极的位移变化曲线实现自主设计与调控材料组织，调整Wf/W复合材料孔隙率及孔隙分布，实现复合材料具备较高的强韧性能。

附图说明

图1是本发明一种制备大尺寸钨纤维增韧钨Wf/W复合材料的方法烧结原理示意图；

图2是一种制备大尺寸钨纤维增韧钨Wf/W复合材料的方法制备的合金样品外形尺寸图；

图3是一种制备大尺寸钨纤维增韧钨Wf/W复合材料的方法制备的合金样品微观组织图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1和图2，本发明实施例包括：