本發(fā)明屬于金屬材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種高硅氧玻璃纖維改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

鎢是稀有高熔點(diǎn)金屬，屬于元素周期表中第六周期(第二長(zhǎng)周期)的vib族。鎢是一種銀白色金屬，外形似鋼。鎢的熔點(diǎn)高，蒸氣壓很低，蒸發(fā)速度也較小。鎢的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，常溫時(shí)不跟空氣和水反應(yīng)，不溶于鹽酸、硫酸、硝酸和堿溶液。王水只能使其表面氧化,溶于硝酸和氫氟酸的混合液。高溫下能與氯、溴、碘、碳、氮、硫等化合，但不與氫化合。

鎢合金是以鎢為基加入其他元素組成的合金。在金屬中，鎢的熔點(diǎn)最高，高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能以及導(dǎo)熱、導(dǎo)電和電子發(fā)射性能都好，比重大，除大量用于制造硬質(zhì)合金和作合金添加劑外，鎢及其合金廣泛用于電子、電光源工業(yè)，也在航天、鑄造、武器等部門中用于制作火箭噴管、壓鑄模具、穿甲彈芯、觸點(diǎn)、發(fā)熱體和隔熱屏等。

為了使鎢獲得或改善某些性能，經(jīng)常添加一定量的某些元素而實(shí)現(xiàn)，鎢材在高溫使用時(shí)，單純固溶強(qiáng)化尚不夠時(shí)，可在固溶強(qiáng)化的基礎(chǔ)上再進(jìn)行彌散強(qiáng)化或沉淀強(qiáng)化，提高高溫強(qiáng)度。雖然性能得到很大的提升，但是現(xiàn)有的鎢基金屬?gòu)?fù)合材料存在耐熱性能和熱沖擊性能較差，制備的材料不能長(zhǎng)時(shí)間在高熱、強(qiáng)輻射條件下正常工作等問題，因此，研發(fā)一種新的改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

解決的技術(shù)問題：針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高硅氧玻璃纖維改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，制備的合金具備很好的耐腐蝕性和耐高溫性，同時(shí)可以在高熱、強(qiáng)輻射條件下正常持續(xù)工作。

技術(shù)方案：一種高硅氧玻璃纖維改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)稱取10～25質(zhì)量份炭黑和30～40質(zhì)量份金屬鎢粉混合均勻，加入8～12質(zhì)量份25～35wt.％聚乙烯醇水溶液，攪拌均勻后備用；

(2)將8～12質(zhì)量份高硅氧玻璃纖維切短至3～5mm，100～120℃下干燥0.5～1h，用丙酮清潔表面，然后用60～75wt.％濃硫酸處理1.5～2h，用蒸餾水洗凈后干燥備用；

(3)稱取20～35質(zhì)量份鈦金屬粉末，加入4～6質(zhì)量份25～35wt.％聚乙烯醇水溶液，攪拌均勻后備用；

(4)將步驟(1)攪拌均勻后備用的混合物分別注入兩個(gè)模具內(nèi)，抹平表面，再將步驟(3)攪拌均勻后備用的鈦金屬粉末漿體注入一個(gè)模具中，抹平表面，然后將所述三個(gè)模具放入72～78℃真空干燥箱中預(yù)成型1.5～2h；

(5)將步驟(4)制備中預(yù)成型后的金屬層取出，按照自下而上依次為碳化鎢層、鈦金屬層和碳化鎢層，層與層之間均勻撒一層高硅氧玻璃纖維，然后放入壓力機(jī)中450～500mpa壓制2～4h后在真空條件下程序升溫，真空度為10^-3mpa，100～120℃/h的速率升溫至1100℃，恒溫保壓0.5～1.5h，再以80～100℃/h的速率升溫至1650～1750℃后保溫1.5～2h，待溫度降為室溫時(shí)，完成整個(gè)制備過程。

作為優(yōu)選，所述步驟(1)中稱取17質(zhì)量份炭黑和35質(zhì)量份金屬鎢粉混合均勻，加入10質(zhì)量份30wt.％聚乙烯醇水溶液。

作為優(yōu)選，所述步驟(2)中將10質(zhì)量份高硅氧玻璃纖維切短至4mm，110℃下干燥1h，用丙酮清潔表面，然后用68wt.％濃硫酸處理2h。

作為優(yōu)選，所述步驟(3)中稱取30質(zhì)量份鈦金屬粉末，加入5質(zhì)量份30wt.％聚乙烯醇水溶液。

作為優(yōu)選，所述步驟(4)中將所述三個(gè)模具放入75℃真空干燥箱中預(yù)成型2h。

作為優(yōu)選，所述步驟(5)中放入壓力機(jī)中480mpa壓制3h后在真空條件下程序升溫，真空度為10^-3mpa，110℃/h的速率升溫至1100℃，恒溫保壓1h，再以90℃/h的速率升溫至1700℃后保溫2h。

有益效果：本發(fā)明提供一種高硅氧玻璃纖維改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，操作方便；制備的高硅氧玻璃纖維改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料以高熔點(diǎn)的鎢金屬為表層，以耐蝕性和耐熱性較好的鈦金屬為內(nèi)層，層與層之間添加高硅氧玻璃纖維，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、對(duì)高熱沖擊有良好的抵御性能等特點(diǎn)，能夠使合金在高熱、強(qiáng)輻射條件下正常持續(xù)工作；性能測(cè)試結(jié)果如下：拉伸強(qiáng)度為275～282mpa，屈服強(qiáng)度為181～185mpa，彈性模量為87～91gpa，耐高溫性達(dá)1200℃以上。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種高硅氧玻璃纖維改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)稱取10質(zhì)量份炭黑和30質(zhì)量份金屬鎢粉混合均勻，加入8質(zhì)量份25wt.％聚乙烯醇水溶液，攪拌均勻后備用；

(2)將8質(zhì)量份高硅氧玻璃纖維切短至3mm，100℃下干燥0.5h，用丙酮清潔表面，然后用60wt.％濃硫酸處理1.5h，用蒸餾水洗凈后干燥備用；

(3)稱取20質(zhì)量份鈦金屬粉末，加入4質(zhì)量份25wt.％聚乙烯醇水溶液，攪拌均勻后備用；(4)將步驟(1)攪拌均勻后備用的混合物分別注入兩個(gè)模具內(nèi)，抹平表面，再將步驟(3)攪拌均勻后備用的鈦金屬粉末漿體注入一個(gè)模具中，抹平表面，然后將所述三個(gè)模具放入72℃真空干燥箱中預(yù)成型1.5h；

(5)將步驟(4)制備中預(yù)成型后的金屬層取出，按照自下而上依次為碳化鎢層、鈦金屬層和碳化鎢層，層與層之間均勻撒一層高硅氧玻璃纖維，然后放入壓力機(jī)中450mpa壓制2h后在真空條件下程序升溫，真空度為10^-3mpa，100℃/h的速率升溫至1100℃，恒溫保壓0.5h，再以80℃/h的速率升溫至1650℃后保溫1.5h，待溫度降為室溫時(shí)，完成整個(gè)制備過程。

制備的高硅氧玻璃纖維改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料以高熔點(diǎn)的鎢金屬為表層，以耐蝕性和耐熱性較好的鈦金屬為內(nèi)層，層與層之間添加高硅氧玻璃纖維，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、對(duì)高熱沖擊有良好的抵御性能等特點(diǎn)，能夠使合金在高熱、強(qiáng)輻射條件下正常持續(xù)工作。性能測(cè)試數(shù)據(jù)如下：拉伸強(qiáng)度為275mpa，屈服強(qiáng)度為181mpa，彈性模量為87gpa，耐高溫性達(dá)1100℃以上。

實(shí)施例2

一種高硅氧玻璃纖維改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)稱取25質(zhì)量份炭黑和40質(zhì)量份金屬鎢粉混合均勻，加入12質(zhì)量份35wt.％聚乙烯醇水溶液，攪拌均勻后備用；

(2)將12質(zhì)量份高硅氧玻璃纖維切短至5mm，120℃下干燥1h，用丙酮清潔表面，然后用75wt.％濃硫酸處理2h，用蒸餾水洗凈后干燥備用；

(3)稱取35質(zhì)量份鈦金屬粉末，加入6質(zhì)量份35wt.％聚乙烯醇水溶液，攪拌均勻后備用；

(4)將步驟(1)攪拌均勻后備用的混合物分別注入兩個(gè)模具內(nèi)，抹平表面，再將步驟(3)攪拌均勻后備用的鈦金屬粉末漿體注入一個(gè)模具中，抹平表面，然后將所述三個(gè)模具放入78℃真空干燥箱中預(yù)成型2h；

(5)將步驟(4)制備中預(yù)成型后的金屬層取出，按照自下而上依次為碳化鎢層、鈦金屬層和碳化鎢層，層與層之間均勻撒一層高硅氧玻璃纖維，然后放入壓力機(jī)中500mpa壓制4h后在真空條件下程序升溫，真空度為10^-3mpa，120℃/h的速率升溫至1100℃，恒溫保壓1.5h，再以100℃/h的速率升溫至1750℃后保溫2h，待溫度降為室溫時(shí)，完成整個(gè)制備過程。

制備的高硅氧玻璃纖維改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料以高熔點(diǎn)的鎢金屬為表層，以耐蝕性和耐熱性較好的鈦金屬為內(nèi)層，層與層之間添加高硅氧玻璃纖維，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、對(duì)高熱沖擊有良好的抵御性能等特點(diǎn)，能夠使合金在高熱、強(qiáng)輻射條件下正常持續(xù)工作。性能測(cè)試數(shù)據(jù)如下：拉伸強(qiáng)度為279mpa，屈服強(qiáng)度為183mpa，彈性模量為88gpa，耐高溫性達(dá)1150℃以上。

實(shí)施例3

一種高硅氧玻璃纖維改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)稱取17質(zhì)量份炭黑和35質(zhì)量份金屬鎢粉混合均勻，加入10質(zhì)量份30wt.％聚乙烯醇水溶液，攪拌均勻后備用；

(2)將10質(zhì)量份高硅氧玻璃纖維切短至4mm，110℃下干燥1h，用丙酮清潔表面，然后用68wt.％濃硫酸處理2h，用蒸餾水洗凈后干燥備用；

(3)稱取30質(zhì)量份鈦金屬粉末，加入5質(zhì)量份30wt.％聚乙烯醇水溶液，攪拌均勻后備用；

(4)將步驟(1)攪拌均勻后備用的混合物分別注入兩個(gè)模具內(nèi)，抹平表面，再將步驟(3)攪拌均勻后備用的鈦金屬粉末漿體注入一個(gè)模具中，抹平表面，然后將所述三個(gè)模具放入75℃真空干燥箱中預(yù)成型2h；

(5)將步驟(4)制備中預(yù)成型后的金屬層取出，按照自下而上依次為碳化鎢層、鈦金屬層和碳化鎢層，層與層之間均勻撒一層高硅氧玻璃纖維，然后放入壓力機(jī)中480mpa壓制3h后在真空條件下程序升溫，真空度為10^-3mpa，110℃/h的速率升溫至1100℃，恒溫保壓1h，再以90℃/h的速率升溫至1700℃后保溫2h，待溫度降為室溫時(shí)，完成整個(gè)制備過程。

制備的高硅氧玻璃纖維改性鎢基金屬?gòu)?fù)合材料以高熔點(diǎn)的鎢金屬為表層，以耐蝕性和耐熱性較好的鈦金屬為內(nèi)層，層與層之間添加高硅氧玻璃纖維，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、對(duì)高熱沖擊有良好的抵御性能等特點(diǎn)，能夠使合金在高熱、強(qiáng)輻射條件下正常持續(xù)工作。性能測(cè)試數(shù)據(jù)如下：拉伸強(qiáng)度為282mpa，屈服強(qiáng)度為185mpa，彈性模量為91gpa，耐高溫性達(dá)1200℃以上。

對(duì)比例1

同實(shí)施例3，不同在于：不加高硅氧玻璃纖維。

性能測(cè)試數(shù)據(jù)如下：拉伸強(qiáng)度為245mpa，屈服強(qiáng)度為160mpa，彈性模量為65gpa，耐高溫性達(dá)900℃以上。