[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

摘要

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，属于粉末冶金技术和难熔金属材料领域。在原位生成金属元素Ti/Cr固溶于W且WC弥散分布的纳米W‑Cu基复合粉末的基础上，利用放电等离子烧结技术制备得到成分、组织分布均匀的纳米晶W‑Cu基块体复合材料。制备得到的纳米晶W‑Cu基块体复合材料的平均晶粒尺寸小于100nm，且致密度大于98％。

主权项

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，优选干燥温度为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。