[發明專利]一種原位自生β-SIALON晶須增韌碳化鎢復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010738040.1
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111943702B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 李小強;李京懋;吳祖驥;曹廷;屈盛官;梁良
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/565;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: 饒周全

1.一種原位自生β-SIALON晶須增韌WC復合材料，其特征在于，所述原位自生β-SIALON晶須增韌WC復合材料的方法，包括如下制備步驟：

（1）將WC粉體、Si源、Al源與有機溶劑先進行超聲分散后，置于球磨機中進行濕式球磨，制得球磨漿料；

（2）將球磨漿料干燥除去溶劑后過篩，獲得顆粒尺寸≤75μm的復合粉末；

（3）將步驟（2）中復合粉末置于模具中燒結固化成形，得到無粘結相的β-SIALON晶須增韌WC復合材料；

所述Si源為α-Si₃N₄、β- Si₃N₄和Si中的至少一種；所述Al源為AlN和Al₂O₃中的至少一種，所述Si源與Al源中Si:Al的摩爾分數比值范圍為5~1；

所述復合材料以β-SIALON晶須為增韌相、以WC為基體相，β-SIALON晶須均勻分布在WC基體中；其組成為：80～99 wt.%的WC，其余為1～20 wt.%的β-SIALON晶須，及不可避免的雜質。

2.根據權利要求1所述的原位自生β-SIALON晶須增韌WC復合材料，其特征在于：所述β-SIALON晶須所占的質量百分比為5～15%，所述WC所占的質量百分比為85～95%，所述β-SIALON晶須的直徑為0.1～1μm，長度為1～5μm，晶須長徑比為1～50。

3.根據權利要求1所述的原位自生β-SIALON晶須增韌WC復合材料，其特征在于：步驟（3）中所述的燒結是指采用放電等離子燒結技術或熱壓燒結技術進行燒結。

4.根據權利要求3所述的原位自生β-SIALON晶須增韌WC復合材料，其特征在于：

所述放電等離子燒結技術具體燒結條件如下：燒結電流類型為直流脈沖電流；燒結壓力：30～50 MPa；燒結氣氛：N₂氣氛保護；升溫速率：50～300 ℃/min；燒結溫度：1500℃～1700 ℃；保溫時間：0~30 min；

所述熱壓燒結技術的條件如下：燒結壓力30~50MPa；燒結氣氛：N₂氣氛保護；升溫速率10~50℃/min；燒結溫度1550~1700℃；保溫時間100~150min。

5.根據權利要求1所述的原位自生β-SIALON晶須增韌WC復合材料，其特征在于：

步驟（1）中所述的有機溶劑為乙醇；所述超聲分散的時間≥2h；所述濕式球磨的時間≥20h；

步驟（2）中所述的干燥是指干燥至溶劑殘余質量≤1%。

6.根據權利要求1~2任一項所述原位自生β-SIALON晶須增韌WC復合材料在機械加工，模具制造和建筑工程中的應用。