[發明專利]一種鎢顆粒增強非晶基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810083868.0
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108220643B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 龔攀;王新云;馬云飛;鄧磊;金俊松
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C45/00;B33Y10/00;B22F3/02;B22F3/15
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明屬于非晶合金復合材料、增材制造技術和熱等靜壓燒結成形領域，具體涉及一種鎢顆粒增強非晶基復合材料的制備方法，該方法包括如下步驟：(1)利用微噴射粘結3D打印技術將鎢粉和非晶合金粉末制成預壓坯；具體采用雙鼓輪式送粉裝置在微噴射粘結制坯中將兩種粉末通過雙噴頭噴粉形成一層混合均勻的粉層，再利用粘結劑形成粘結層，重復噴粉和噴射粘結劑最終制得顆粒相分布均勻的預壓坯；(2)將預壓坯置于包套內，放到加熱爐內，進行加熱抽真空。(3)將包套置于熱等靜壓燒結爐內進行熱壓成形，得到非晶合金復合材料；采用冷增材、和熱等靜壓燒結復合成形方法，本發明能夠制備大尺寸、顆粒相分布均勻的鎢顆粒增強非晶基復合材料。

技術領域

本發明屬于非晶合金復合材料、增材制造技術和熱等靜壓燒結成形領域，具體涉及一種鎢顆粒增強非晶基復合材料的制備方法。

背景技術

非晶合金由于其獨特的非晶態結構，具有明顯優于傳統晶態合金的力學、物理和化學性能，如高強度，良好的耐磨性和耐腐蝕性等性能，在航空航天、精密器械、軍事化工等諸多領域，非晶合金均具有廣闊的應用前景。但是作為結構材料，非晶合金致命的缺陷是缺乏宏觀室溫塑性變形能力，非晶合金的室溫脆性限制了其作為結構材料的應用。所以考慮到向非晶基體內添加韌性相如顆粒、纖維或絲材來提高非晶材料的塑性變形。鎢增強非晶基復合材料屬于一種新型材料，有著高強度、高硬度和耐磨損等優質性能，而且還具有非常優越的穿甲性能，具有潛在的裝甲應用前景。所以國內外學者對鎢增強非晶基復合材料進行了廣泛的研究，然而更多的研究是集中在鎢纖維或鎢絲材增強非晶基復合材料，而對鎢顆粒增強非晶基復合材料的研究卻很少。與鎢纖維或鎢絲材相比選擇鎢顆粒作為增強相最大的優點就是鎢顆粒可以均勻且分散的分布在非晶基體中無取向性，制備出的非晶基復合材料的機械性能更好。目前沈陽大學馬國峰團隊通過把鎢粉和非晶合金混合后放到鎢極磁控電弧爐熔煉，再用銅模噴鑄法制備鎢的體積分數為2％～8％的鎢顆粒增強非晶基復合材料。本方法存在的問題是很難制備大的鎢體積分數的非晶基復合材料，同時會有成分偏析情況，且顆粒相不能均勻的、分散的分布在非晶基體中，非晶基復合材料的尺寸會明顯受限。邱克強團隊利用不銹鋼管水淬法制備出直徑為10mm、鎢顆粒體積分數達60％的非晶基復合材料，具體方法是將鎢粉與非晶合金粉在球磨機內混合，將混合好的粉體在液壓機上成塊，再將壓塊裝入鋼管內，在飽和鹽水中淬火得到鎢顆粒增強非晶基復合材料。但用水淬法制備鎢顆粒增強非晶基復合材料存在的問題是受冷卻速度的限制會直接影響非晶基復合材料的成形尺寸和出現晶化以及成分偏析問題，而且用球磨機混粉因粉末粒徑大小和密度的差異很難將粉末混勻，同時也不能保證得到的非晶復合材料顆粒相分布均勻。邱克強團隊也通過滲流法制備出了鎢顆粒增強鋯基塊體非晶基復合材料，具體方法是先通過燒結或熔覆技術將鎢顆粒制成骨架，然后將鎢顆粒骨架置于石英管下端，將增強體之上1cm左右的石英管縮頸，非晶基體合金置于縮頸之上，真空條件下加熱后水淬。但這種方法存在的問題是采用燒結法制備骨架過程中，鎢顆粒會聚成粒子團，這就不能保證制得的非晶基復合材料的顆粒相是均勻分布、分散在非晶基體中，同時水淬法由于冷卻速度的限制非晶基復合材料的尺寸不能做大。

綜上所述，目前關于鎢顆粒增強非晶基復合材料的制備方法仍存尺寸的限制和顆粒相分布不均勻等問題，所以有必要發明一種大尺寸、外加高含量且能均勻分布的小顆粒韌性相非晶基復合材料的制備方法。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中對制備大尺寸、外加高含量且能均勻分布的小顆粒韌性相非晶基復合材料的限制。本發明提供了一種鎢顆粒增強非晶基復合材料的制備方法，其充分結合非晶基復合材料的特點和需求，針對性地對其成形方法進行重新設計，相應地獲得了大尺寸、外加高含量且能均勻分布的小顆粒韌性相非晶基復合材料的制備方法，由此解決現有技術中塊體非晶基復合材料成形方法中存在的尺寸限制、以及顆粒相分布不均勻等技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種鎢顆粒增強非晶基復合材料的制備方法，包括如下步驟：