[發(fā)明專利]一種高致密性鎢銅功能梯度材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710510647.2
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107363258A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設計）人: 任建平;薛焱璟;季美
• 申請（專利權）人: 常州市雄泰紡織品有限公司
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F1/00;B22F3/14
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 馬驍

技術領域

本發(fā)明涉及一種高致密性鎢銅功能梯度材料的制備方法，屬于材料工程領域。

背景技術

鎢銅復合材料是由鎢和銅所組成的兩相均勻分布的既不固溶又不形成化合物的一類復合材料，兼有鎢的高熔點、抗電蝕性、抗熔焊性及高溫強度和銅的高導電性、高導熱性、塑性及易加工性，而且銅在電弧高溫下蒸發(fā)時可吸收大量電弧能量，降低電弧溫度，改善使用條件和降低電蝕作用。由于鎢—銅復合材料具有以上這些優(yōu)點，因此，最早作為電觸頭和電極材料應用，并且越來越多的作為噴管喉襯、電子束靶等應用于航空航天、核工業(yè)及電子工業(yè)等高科技領域中。隨著應用范圍的擴大，同時也對鎢銅材料的抗燒蝕性、抗熱震性等性能提出了更高要求。尤其在某些特殊場合中，要求材料的一面要能承受很高的溫度以及粒子的轟擊，而另一面需要強制冷卻。目前這類材料主要由W和Cu直接焊接復合而成。但是由于鎢和銅的物理性能差距很大，在使用中常常由于熱應力導致在鎢一側或W與Cu的結合面上出現(xiàn)裂紋，簡單的鎢-銅復合材料已不能滿足應用，而梯度材料的概念被認為是解決這一問題的最佳方法之一。

鎢銅梯度材料的制備多是基于燒結技術，其中一種是采用逐層鋪設不同成分比的鎢銅粉，在低于銅熔點的溫度下加壓燒結得到鎢/銅梯度材料，此方法存在成分不連續(xù)梯度分布的問題，同時還存在致密化程度低、微觀組織不均勻等問題。

因此，亟待尋找一種致密化程度高，微觀組織均勻的鎢銅功能梯度材料。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題：針對傳統(tǒng)的鎢銅功能梯度材料致密化程度低，微觀組織不均勻的問題，提供了一種高致密性鎢銅功能梯度材料的制備方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

（1）取桃膠球磨過篩得桃膠球磨粉末，按質量比1:10，將桃膠球磨粉末與去離子水混合，得分散凝膠液，按質量比1:5:5，將100目銅粉、200目鎢粉和分散凝膠液混合，超聲分散得分散液；

（2）將分散液置于噴霧干燥裝置中，噴霧干燥得干燥粉末并置于模具中，冷壓處理得冷壓坯料，預燒后保溫煅燒，靜置冷卻至室溫，得燒結料并球磨過篩，得結合粉末；

（3）按重量份數(shù)計，分別稱量45～50份200目鎢粉、45～50份300目鎢粉、45～50份500目鎢粉、15～20份200目銅粉、15～20份300目銅粉、15～20份500目銅粉和40～45份結合粉末，將各粉末鋪放至石墨熱壓模具中，待鋪放完成后，將石墨熱壓模具置于熱壓燒結爐中，預燒后煅燒，冷卻后即可制備得一種高致密性鎢銅功能梯度材料。

步驟（2）所述的噴霧干燥進口溫度為110～115℃，出口溫度為55～65℃，進料速度為2mL/min，空氣流量為350L/h。

步驟（2）所述的冷壓處理為在壓強為25～30MPa下壓制25～30s。

步驟（2）所述的預燒溫度為200～210℃。

步驟（2）所述的保溫煅燒溫度為1100～1200℃。

步驟（3）所述的各粉末鋪放至石墨熱壓模具中具體操作步驟為：將200目鎢粉鋪放至石墨熱壓模具底部，再將結合粉末鋪放至200目鎢粉層表面，最后將200目銅粉鋪設至結合粉末層表面，隨后按鋪設順序，再分別將300目、500目鎢粉和300目、500目銅粉和結合粉末依次鋪放至模具中，控制每層結合粉末鋪放厚度一致。

步驟（3）所述的煅燒條件為：在氮氣氣氛、壓強為15～20MPa、溫度為1100～1200℃條件下煅燒2～3h。

步驟（3）所述的冷卻為按15℃/min冷卻至室溫。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術效果是：

（1）本發(fā)明通過將鎢粉經桃膠粘黏，負載在銅粉顆粒表面后，經高溫燒結并保溫煅燒，炭化桃膠并燒結去除桃膠炭基質，使鎢粉有包覆至銅粉表面，形成致密包覆的集合體，通過此集合體改善功能梯度材料的致密性能；

（2）本發(fā)明通過各級粉料混合并進行預燒改性，使常溫下穩(wěn)定的粉料中金屬離子在結點上熱振動的振幅，使金屬離子脫離結點發(fā)生位移，擴散進入并減少材料燒結應力，同時由于預燒結作用，改善金屬離子所受到晶格的約束，提高熱振動頻率，從而有效改善材料微觀組織結構，改善材料致密性能。

具體實施方式