[發(fā)明專利]一種抗高熱負荷沖擊高強韌細晶W基復合材料及制備方法

有效

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• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114540691B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設計）人: 呂永齊;趙斯琪;范景蓮;張紫薇;韓勇;劉濤;田家敏
• 申請（專利權）人: 中南大學;長沙微納坤宸新材料有限公司
• 主分類號: C22C27/04
• 分類號: C22C27/04;C22C32/00;C22C1/05
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 叢詩洋

1.一種抗高熱負荷沖擊高強韌細晶W基復合材料，其特征在于，所述復合材料由復合增強相組成，所述復合增強相按如下質量百分比構成：0.1~1%納米級超高溫陶瓷碳化物、0.1~1%微合金化元素以及余下的難熔金屬W基體；所述納米級超高溫陶瓷碳化物為TiC或ZrC；所述復合材料晶粒尺寸1～2μm；所述復合材料在700MW/m²瞬態(tài)電子束高熱負荷沖擊考核條件下表面完好，無表面、縱向裂紋損傷形成；

所述抗高熱負荷沖擊高強韌細晶W基復合材料的制備方法，包括如下步驟：

S1：將納米碳化物與鎢酸鹽按比例加入去離子水，通過磁力攪拌充分混合，添加空間位阻劑和分散輔助劑，并調控pH誘導納米碳化物與鎢鹽共沉淀，形成鎢鹽包覆納米碳化物的核殼結構溶膠體，經快速低溫干燥制備核殼前驅體；

S2：所述核殼前驅體經空氣氣氛煅燒-氫熱還原獲得W包覆納米碳化物的核殼結構復合粉末；

S3：所述W包覆納米碳化物的核殼結構復合粉末與含Ti、Zr微合金元素物質進行高能活化處理，制備納米Ti、Zr微合金W-碳化物復合粉末；

S4：通過模壓成型或冷等靜壓成型，在氫氣氣氛下燒結成為近全致密的超細晶W基復合材料。

2.根據權利要求1所述抗高熱負荷沖擊高強韌細晶W基復合材料，其特征在于，所述納米級超高溫陶瓷碳化物為TiC或ZrC，彌散均勻分布于難熔金屬W基體的晶界和晶內，微合金化元素為Ti或Zr，分布于難熔金屬W基體的表面并在納米級超高溫碳化物顆粒處形成富集區(qū)。

3.根據權利要求1所述抗高熱負荷沖擊高強韌細晶W基復合材料，其特征在于，室溫抗拉強度450～600Mpa，延伸率為5%-8%。

4.根據權利要求1所述抗高熱負荷沖擊高強韌細晶W基復合材料，其特征在于，所述納米Ti、Zr微合金W-碳化物復合粉末的粒度主要分布在150-300nm。

5.根據權利要求1所述抗高熱負荷沖擊高強韌細晶W基復合材料，其特征在于，所述空間位阻劑為0.2~1vol%的PEG-400、0.2~1vol%的硬脂酸中的一種或兩種，所述分散輔助劑為0.001~0.01 mol?L^-1的十二烷基苯磺酸鈉、0.001~0.01 mol?L^-1的二苯醚中的一種或兩種。

6.根據權利要求1所述抗高熱負荷沖擊高強韌細晶W基復合材料，其特征在于，所述微合金元素物質為納米TiH₂、ZrH₂、Ti、Zr中的一種或多種。

7.根據權利要求1所述抗高熱負荷沖擊高強韌細晶W基復合材料，其特征在于，所述高能活化處理過程中活化處理時間5h～20h，轉數200 rad/min～400 rad/min， Ar氣氛保護。

8.根據權利要求1所述抗高熱負荷沖擊高強韌細晶W基復合材料，其特征在于，所述低溫燒結過程的溫度1850～1950℃，保溫時間1～5h。