[发明专利]一种W-Si-C系反应体的高温制备方法

说明书

本发明公开了一种W‑Si‑C系反应体的高温制备方法，包括以下步骤：(a)称料：用天平称取一定量的SiC粉及W粉，二者质量比为(0.5：99.5)～(4：96)；(b)预制块体：将步骤(a)称得的W粉及SiC粉干燥处理后混合均匀，采用冷压且真空低温烧结的方法制得预制块体；(c)熔炼制备：对步骤(b)制得的预制块体进行熔炼反应，获得W‑Si‑C系反应体。本发明与传统的固相烧结方法相比，效率高、成本低，可制得优异性能的W‑Si‑C系反应体，该反应体可用于电子工业、核工业、航空航天与高压物理等领域。

技术领域

本发明涉及一种W-Si-C系反应体的高温制备方法。

背景技术

W基复合材料具有高熔点、高温稳定性、高温强度、高热导、低热膨胀系数等特性，常被作为电子接触材料、面等离子体材料、火箭喷管及军用穿甲材料等，在电子工业、工程机械、航空航天、高压物理等领域应用广阔。但由于其往往晶粒粗大，晶界结合强度低等造成加工困难及低温脆性和回火脆性发生，限制了其应用前景。

目前，有合金化(W-Re,W-Ir等)、高热稳定性颗粒改性、塑性变形等用来改善W基合金性能，但为了避免金属间化合物的产生，大多数情况都考虑了非反应体系。近年人们对W基反应体又有了新的认识，特别是W-Si-C系反应体：D.J.Lee等在SiC纳米线增强W基复合材料中发现存在W，W2C和W5Si3三相共存，通过在1350℃烧结，弯曲强度达到924MPa；A.Ivekovic等通过在1800℃热解制备得到的W-Si-C复合材料(SiC、WC、WSi2三相共存)，抗弯强度为400MPa，室温热导率为100Wm^-1K^-1，且当温升达到1000℃时，热导率降至32W m^-1K^-1，等，效果显著。但这些都属于固相反应体系，反应效率较低，且均未涉及高温(大于3000℃)反应下的W-Si-C系反应体。考虑到电弧熔炼温度高(>3000℃)，且熔炼过程中使得原材料处于溶化状态，增大了热和物质扩散效率和反应速率。为了提高反应效率和研制出更高反应温度下的高性能W-Si-C系反应体，本发明采用电弧熔炼的方法制备W-Si-C系反应体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述的技术现状而提供一种W-Si-C系反应体的高温制备方法，可得到一种无缺陷、全致密W-Si-C系反应体。

本发明提供的一种W-Si-C系反应体的高温制备方法，由于W粉与SiC粉在不同高温阶段反应产物会有所不同，为了得到高性能W-Si-C系反应体，需要对W粉与SiC粉的质量比例及主要熔炼工艺参数进行约束，控制材料结构及组成，进而达到控制W-Si-C系反应体性能的目的。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的W-Si-C系反应体的高温制备方法，包括以下步骤：

(a)称料：用天平称取一定量的SiC粉及W粉，二者质量比为(0.5：99.5)～(4：96)；

(b)预制块体：将步骤(a)称得的W粉及SiC粉干燥处理后混合均匀，采用冷压且真空低温烧结的方法制得预制块体；所述干燥处理，采用冷冻(零下80℃)真空干燥处理12h。

(c)熔炼制备：对步骤(b)制得的预制块体进行熔炼反应，获得W-Si-C系反应体。

上述方法的步骤(a)中，所述W粉粒径为500nm～20μm，纯度为99％，其中W粉在原始反应体中质量含量范围为96wt％～99.5wt％。

上述方法的步骤(a)中，所述SiC粉粒径为40nm～10μm，纯度为99％，其中SiC粉在原始反应体中质量含量范围为0.5wt％～4wt％。

上述方法的步骤(b)中，所述W与SiC粉混合后采用低能球磨机混匀。所述低能球磨混料工艺，采用聚乙烯的球磨罐、氧化锆球，球磨6～12h。