[发明专利]一种W/B4C多相复合材料及熔炼制备方法

说明书

本发明公开了一种W/B₄C多相复合材料及熔炼制备方法，包括以下步骤(a)称粉及混料：用天平称取一定量的B₄C粉及W粉，在轻型球磨机中混合均匀；(b)冷压成型：将所得混合粉体采用冷压制得预制块体。(c)熔炼制备：将预制体进行熔炼制备，获得W/B₄C多相复合材料。本发明工艺简单，所制备的多相复合材料，致密度达到99.9％，抗压强度达到1901.3MPa，硬度达到1202.8HV，可广泛用于电子工业、核工业、航空航天与高压物理领域。

技术领域

本发明涉及一种W/B₄C多相复合材料及熔炼制备方法。

背景技术

钨合金因其高熔点、高稳定性、高热导、低热膨胀系数、良好的高温强度等特性，常被作为电子接触材料、配重材料及军用穿甲材料等，在电子工业、工程机械、航空航天、高压物理等领域应用广阔。但钨合金普遍存在晶粒粗大，烧结过程中杂质偏析于晶界处，导致致密度低，晶界结合强度低，造成加工困难，限制了其应用。

目前，采用较多的强化钨合金方法有合金强化(W-Re、W-Ta 等)，弥散强化(W-TiC、W-HfC等)等强化方式来改善钨基复合材料。在合金强化以及弥散强化强化元素的选择上，为了避免金属间化合物的产生而大多选择非反应体系。近年来，人们对钨基反应体有了新的认识，在专利《一种W-Si-C系反应体的高温制备方法》中，研究者采用W，SiC为原料以电弧熔炼法制备了W-Si-C反应体系钨基复合材料，得到包含W、W₂C、W₅Si₃三种物相的高致密W 基复合材料。

B₄C具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性好等特点，被广泛用于制备高性能金属基复合材料。B₄C作为增强体制备 W/B₄C复合材料时，在烧结过程中可原位生成WC，W₂B等金属间化合物，提高材料的导电导热性能。但由于材料中原子间以共价键紧密结合，并且晶体的原子自扩散系数低，导致材料的烧结性能很差。本发明采用电弧熔炼法制备W/B₄C多相复合材料，在超高温下 (>4000℃)原子发生充分扩散，所制备材料致密度高，界面结合强度高。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种W/B₄C多相复合材料的制备方法，以克服原子自扩散系数低造成材料致密度低、原位自生反应不充分的不足，降低制备过程中氧杂质含量。该方法工艺简单，周期短，可得到无缺陷，致密的 W/B₄C多相复合材料。所制备的材料晶界结合强度高，具有良好的物理机械性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种W/B₄C多相复合材料及熔炼制备方法，包含如下步骤：

步骤a、称粉与混料：将B₄C粉和W粉按照质量分数比 (0.2％:99.8％)-(2.0％:98.0％)混合球磨；

步骤b、冷压成型：压制成坯；

步骤c、熔炼制备：坯体进行电弧熔炼，得到多相复合材料。

作为上述技术方案的优选，本发明提供的W/B₄C多相复合材料及熔炼制备方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，所述步骤a中W粉粒径为1μm- 5μm，纯度为99.9％，B₄C粉粒径为40nm-1μm，纯度为99.9％。

作为上述技术方案的改进，所述步骤a中B₄C粉和W粉置于聚乙烯球磨罐中，仅加入氧化锆磨球，不加入分散剂，放入轻型球磨机中球磨混料12-36h。