[发明专利]一种抗高热负荷冲击高强韧细晶W基复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种抗高热负荷冲击高强韧细晶W基复合材料，其特征在于，所述复合材料由复合增强相组成，所述复合增强相按如下质量百分比构成：0.1~1%纳米级超高温陶瓷碳化物、0.1~1%微合金化元素以及余下的难熔金属W基体；所述纳米级超高温陶瓷碳化物为TiC或ZrC；所述复合材料晶粒尺寸1～2μm；所述复合材料在700MW/m²瞬态电子束高热负荷冲击考核条件下表面完好，无表面、纵向裂纹损伤形成；

所述抗高热负荷冲击高强韧细晶W基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将纳米碳化物与钨酸盐按比例加入去离子水，通过磁力搅拌充分混合，添加空间位阻剂和分散辅助剂，并调控pH诱导纳米碳化物与钨盐共沉淀，形成钨盐包覆纳米碳化物的核壳结构溶胶体，经快速低温干燥制备核壳前驱体；

S2：所述核壳前驱体经空气气氛煅烧-氢热还原获得W包覆纳米碳化物的核壳结构复合粉末；

S3：所述W包覆纳米碳化物的核壳结构复合粉末与含Ti、Zr微合金元素物质进行高能活化处理，制备纳米Ti、Zr微合金W-碳化物复合粉末；

S4：通过模压成型或冷等静压成型，在氢气气氛下烧结成为近全致密的超细晶W基复合材料。

2.根据权利要求1所述抗高热负荷冲击高强韧细晶W基复合材料，其特征在于，所述纳米级超高温陶瓷碳化物为TiC或ZrC，弥散均匀分布于难熔金属W基体的晶界和晶内，微合金化元素为Ti或Zr，分布于难熔金属W基体的表面并在纳米级超高温碳化物颗粒处形成富集区。

3.根据权利要求1所述抗高热负荷冲击高强韧细晶W基复合材料，其特征在于，室温抗拉强度450～600Mpa，延伸率为5%-8%。

4.根据权利要求1所述抗高热负荷冲击高强韧细晶W基复合材料，其特征在于，所述纳米Ti、Zr微合金W-碳化物复合粉末的粒度主要分布在150-300nm。

5.根据权利要求1所述抗高热负荷冲击高强韧细晶W基复合材料，其特征在于，所述空间位阻剂为0.2~1vol%的PEG-400、0.2~1vol%的硬脂酸中的一种或两种，所述分散辅助剂为0.001~0.01 mol•L^-1的十二烷基苯磺酸钠、0.001~0.01 mol•L^-1的二苯醚中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述抗高热负荷冲击高强韧细晶W基复合材料，其特征在于，所述微合金元素物质为纳米TiH₂、ZrH₂、Ti、Zr中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述抗高热负荷冲击高强韧细晶W基复合材料，其特征在于，所述高能活化处理过程中活化处理时间5h～20h，转数200 rad/min～400 rad/min， Ar气氛保护。

8.根据权利要求1所述抗高热负荷冲击高强韧细晶W基复合材料，其特征在于，所述低温烧结过程的温度1850～1950℃，保温时间1～5h。