[發明專利]含氧化鋁顆粒與氮化硅晶須的碳化鎢復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 201110223405.8
• 申請日: 2011-08-05
• 公開（公告）號: CN102390998A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 李元元;李小強;鄭東海;屈盛官;楊超;邵明;肖志瑜
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/81;C04B35/78;C04B35/622
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 盛佩珍

1.含氧化鋁顆粒與氮化硅晶須的碳化鎢復合材料，其特征在于：所述碳化鎢復合材料含氧化鋁顆粒與氮化硅晶須，其余為碳化鎢以及不可避免的雜質相；所述氧化鋁顆粒的質量百分比為0.5～3％；所述氮化硅晶須為原位自生β-Si₃N₄晶須，其質量百分比為0.4～10％。

2.根據權利要求1所述的含氧化鋁顆粒與氮化硅晶須的碳化鎢復合材料，其特征在于：所述原位自生β-Si₃N₄晶須的長徑比≥3。

3.含氧化鋁顆粒與氮化硅晶須的碳化鎢復合材料的制備方法，其特征在于：所述制備方法包括如下步驟及其工藝條件：

步驟一：備料

將WC、Al₂O₃、a-Si₃N₄粉末按下述質量百分比配比原料粉末：WC87～99％，Al₂O₃0.5～3％，顆粒為0.5～10μm的a-Si₃N₄0.5～10％，其余為不可避免的微量雜質；

步驟二：粉末分散與混合

將上述原料粉末置于有機或無機溶劑中，采用強制手段使團聚粉末分散，再將所得漿料進行濕式低能球磨，制得混合漿料；

步驟三：粉末干燥與過篩

將上述混合漿料置于干燥爐內烘干至溶劑殘余量≤1％，然后碾碎、過篩，得到顆粒尺寸≤250μm的混合粉末；

步驟四：燒結粉末

采用放電等離子燒結或熱壓燒結技術對上述混合粉末進行成型和燒結。

4.根據權利要求3所述的含氧化鋁顆粒與氮化硅晶須的碳化鎢復合材料的制備方法，其特征在于：所述Al₂O₃與a-Si₃N₄的質量比≥1/10。

5.根據權利要求3所述的含氧化鋁顆粒與氮化硅晶須的碳化鎢復合材料的制備方法，其特征在于：所述有機溶劑為乙醇，無機溶劑為水；所述強制手段是指超聲震蕩和機械攪拌協同作用下實施團聚粉末分散。

6.根據權利要求3所述的含氧化鋁顆粒與氮化硅晶須的碳化鎢復合材料的制備方法，其特征在于：所述放電等離子燒結為一步燒結工藝或兩步燒結工藝，所述一步燒結工藝條件如下：

燒結電流類型為直流脈沖電流，

燒結壓力：30～70Mpa，

燒結升溫速率：50～300℃/min，

燒結溫度：1550～1900℃，

燒結保溫時間：0～20min，

燒結真空度：≤4Pa；

所述兩步燒結工藝條件如下：

第一步：

燒結電流類型為直流脈沖電流，

燒結壓力：30～70Mpa，

燒結升溫速率：50～300℃/min，

燒結溫度：1550～1900℃，

燒結保溫時間：0～20min，

燒結真空度：≤4Pa；

第二步：

燒結電流類型為直流脈沖電流，

燒結壓力：30～70Mpa，

降溫速率：50～300℃/min，

燒結溫度：1350～1550℃，

燒結保溫時間：0～20min，

燒結真空度：≤4Pa。

7.根據權利要求3所述的含氧化鋁顆粒與氮化硅晶須的碳化鎢復合材料的制備方法，其特征在于：所述熱壓燒結為一步燒結工藝或兩步燒結工藝，所述一步燒結工藝條件如下：

燒結壓力：30～70Mpa，

燒結升溫速率：5～20℃/min，

燒結溫度：1550～1900℃，

燒結保溫時間：0～120min，

燒結氣氛：真空度≤4Pa或0.1MPa的N₂氣氛保護；

所述兩步燒結工藝條件如下：

第一步：

燒結壓力：30～70Mpa，

燒結升溫速率：5～20℃/min，

燒結溫度：1550～1900℃，

燒結保溫時間：0～120min，

燒結氣氛：真空度≤4Pa或0.1MPa的N₂氣氛保護；

第二步：

燒結壓力：30～70Mpa，

降溫速率：5～20℃/min，

燒結溫度：1350～1550，

燒結保溫時間：0～120min，

燒結氣氛：真空度≤4Pa或0.1MPa的N₂氣氛保護。