钨基难熔碳化物复合材料低温制备方法

难熔金属-碳化物组成的复合材料就是综合性能非常优异的高温材料，它利用材料性能的互补，使材料达到综合优化，其中钨基难熔碳化物复合材料就是其中的一种。此类材料具有热学、化学和力学兼容性好，理想 的高温强度和韧性以及抗热震、耐烧蚀等优良特点。

相比传统的粉末冶金方法，反应熔渗法是将液态金属熔体无压浸渗到具有一定形状的多孔WC预制体中，是制备W基难熔碳化物复合材料的一种快速近净成型方法，该方法可大大降低此类材料的制造成本。只是目前，采用完全碳化的WC粉体制备多孔WC预制体用于反应熔渗效果不理想。这主要在于采用完全碳化的WC粉体制备的预制体和熔融合金反应时会由于反应机制受限 而无法反应完全。

为解决上述问题，有研究人员提出一种钨基难熔碳化物复合材料的低温制备方法，其通过以下步骤实现：

一、按重量百分比称取93.4％～99.0％的钨粉和1.0％～6.6％的炭黑在1200～1600℃碳化1～4h，得到不完全碳化的WC粉体；

二、向步骤一制备得到的不完全碳化的WC粉体中加入的5wt.％聚乙烯醇水溶液，机械搅拌2～4h，混合均匀之后，在干燥箱中进行恒温干燥；其中，加入的5wt.％聚乙烯醇水溶液占WC粉体的质量的5％；

三、将步骤二中干燥之后的粉体在钢模中进行预压，压力大小为10～20MPa，保压时间为3min，得生坯；

四、将步骤三中得到的生坯进行冷等静压，然后卸压；其中，压力大小为50～200MPa，保压时间2min；

五、将冷等静压之后的坯体在500℃氩气流中灼烧2～4h，然后在1500～1700℃氩气流中预烧2～4h，得到多孔WC预制体；

六、将步骤五中得到的多孔WC预制体用合金在1200℃～1400℃条件下进行熔渗， 反应时间1～4h，完成钨基难熔碳化物复合材料的制备。

在1200～1700℃的低温下制备得到钨基难熔碳化物复合材料。通过理论计算表明，可以通过调节钨粉和炭黑的比例来调节复合材料中钨和难熔碳化物两相的比例，这能够大大改善复合材料的高温力学性能，尤其是抗热震和抗烧蚀性能；复合材料抗弯强度400～700MPa，断裂韧性达6～ 13MPa•m-1/2，力学性能得到了很大提高。

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