[发明专利]氧化钇‑钨连续梯度材料及其制备方法和在高温合金熔炼坩埚制造中的应用

权利要求书

1.一种氧化钇-钨连续梯度材料，其特征在于：

所述梯度材料包括厚度为l₀的钨层、厚度为l₁的氧化钇层和厚度为l₂的过渡层，并且l₀和l₁独立地≥0，l₂＞0；

所述过渡层具有富钨面和富氧化钇面并且位于所述钨层和所述氧化钇层之间，所述钨层位于所述过渡层的富钨面一侧，所述氧化钇层位于所述过渡层的富氧化钇面一侧；

所述过渡层中距离所述富钨面的z位置处的氧化钇的体积分数并且所述过渡层中距离所述富钨面的z位置处的钨的体积分数其中，l＝l₀+l₂，p＝0.1，l₀≤z≤l。

2.根据权利要求1所述的梯度材料，其特征在于：

0.01cm≤l₀≤4.0cm；和/或

0.01cm≤l₁≤1.0cm；和/或

0.1cm≤l₂≤1.0cm。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述钨的纯度独立地为90质量％以上，优选为98质量％以上；和/或

所述氧化钇的纯度独立地为90质量％以上，优选为98质量％以上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的梯度材料，其特征在于，所述过渡层和所述氧化钇层中的Y₂O₃的总质量所述过渡层和所述钨层中的W的总质量其中，为Y₂O₃的密度，ρ_W为W的密度，s为所述梯度材料的横截面积。

5.一种制备权利要求1至4中任一项所述梯度材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(a)根据所述梯度材料的尺寸和层数，称取所需的钨粉末和氧化钇粉末；

(b)使用第三分散介质和第三分散剂制备用于形成所述过渡层的第三分散液，使用第一分散介质和第一分散剂制备用于形成所述钨层的第一分散液，使用第二分散介质和第二分散剂制备用于形成所述氧化钇层的第二分散液；

(c)依次使所述第一分散液、所述第三分散液和所述第二分散液沉降在模具中并移除液体以形成沉降体；

(d)干燥所述沉降体，从而制得预制坯体；和

(e)将所述预制坯体冷压成型并烧结，从而制得所述梯度材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

用于形成所述钨层的钨粉末的粒径和用于形成所述过渡层的钨粉末的粒径独立地为0.1μm至10μm；和/或

用于形成所述氧化钇层的氧化钇粉末的粒径和用于形成所述过渡层的氧化钇粉末的粒径独立地为0.1μm至8μm；和/或

所述第一分散介质、所述第二分散介质和所述第三分散介质相同或者不同，并且独立地选自由水、乙醇、甲醇和二甲苯组成的组；和/或

所述第一分散剂、所述第二分散剂和所述第三分散剂相同或者不同，并且独立地选自由聚乙烯、聚丙烯酸、甘油、以及聚羧酸和聚硅氧烷的共聚物组成的组，优选的是，所述分散剂的使用浓度为0.5mol％至3mol％。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：

在所述第一分散液、所述第二分散液和/或所述第三分散液的过程中，在搅拌的同时利用超声波分散20分钟至40分钟；和/或

所述沉降为利用重力进行的自由沉降，更优选的是，所述自由沉降时间为24小时至72小时；和/或

所述干燥在80℃至120℃进行12小时至48小时，优选的是，所述干燥在在鼓风干燥箱或红外干燥器中进行。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述烧结采用选自由热压烧结方法、无压烧结方法和热等静压烧结方法组成的组中的方法进行。