C/W2B5复合材料的制备方法 技术领域：
本发明涉及一种碳/陶瓷复合材料的制备方法，特别是一种C/W2B5复合材料的制备方法。
背景技术：
碳石墨材料是一种具有独特性能的材料，在高温下不熔融，1000℃以上，机械强度增大，并且具有优良的抗热冲击性、导电性、润滑性和耐腐蚀性，便于机械加工，但是，机械强度低及耐空气氧化性差使其应用受到一定的限制。另一方面，陶瓷材料具有高熔点，高机械强度和硬度，优异的耐腐蚀性和抗氧化性，但其耐热冲击性、机械加工性及润滑性差，与碳石墨材料形成鲜明的对比。将碳素材料和陶瓷材料结合起来制成碳/陶复合材料，可望发挥这两类材料性能互补的优势，制备出机械强度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨损性好，抗氧化、抗热震能力强，并具备良好导电导热性、可加工性和自润滑能力的新型高性能工程材料。然而，众所周知，由于石墨和陶瓷材料共价键强的特点，烧结时各原子难以迁移，导致碳/陶瓷复合材料难烧结致密。常用的常压烧结，温度达到2000℃，致密度仅在90％左右，且陶瓷粉末的体积加入量不得超过40％，否则材料的体积密度和强度将迅速降低。另一方面，由于陶瓷和石墨材料的脆性使碳/陶瓷材料的韧性也很低。目前，许多学者用碳纤维或陶瓷纤维、晶须来改善碳/陶瓷材料的韧性，虽然复合材料的断裂韧性值有所提高，但碳纤维或陶瓷纤维、晶须的价格比较昂贵，从而使碳/陶复合材料地造价高。再者，碳/陶复合材料中，陶瓷相多为绝缘体，复合材料的导电性受碳相含量控制，一般复合材料的电阻率随着碳相含量的增加而降低，但同时其强度亦随之降低。因此，很难获得具有优良导电性和高强度的碳/陶复合材料。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种C/W2B5复合材料的制备方法，用本发明方法制备的C/W2B5复合材料可以获得高的致密度、低的电阻率、高的室温抗弯强度、高的室温断裂韧性和很好的摩擦磨损与抗氧化性能。本发明的操作步骤为：a.以粒径为0.1μm～20μm的B4C粉末，粒径为0.1μm～20μm的WC粉末，粒径为15nm～200nm的碳黑粉末为原料，B4C∶WC∶碳黑的摩尔比为(4～6)∶(7～9)∶(0～120)，按常规工艺方法进行混料；b.将混合好的物料装入石墨模具中；c.然后置于高真空热压炉中，在真空或保护气体中烧结，烧结温度为1600℃～2200℃，施加在石墨模具上的压力为15MPa～45MPa，保温时间0.5～3小时。工作原理：本方法采用的是原位反应热压烧结原理。发明的效果在于：用本发明的方法制备的C/W2B5复合材料的致密度≥96％、电阻率≤2.0μΩ·m、室温抗弯强度≥350MPa、室温断裂韧性≥5MPa·m1/2，并能进行电火花线切割和机械加工，同时具有很好的摩擦磨损性与抗氧化性。
具体实施方式：
具体实施方式一：本实施方式的操作步骤为：a.以粒径为0.1μm～20μm的B4C粉末，粒径为0.1μm～20μm的WC粉末，粒径为15nm～200nm的碳黑粉末为原料，B4C∶WC∶碳黑的摩尔比为(4～6)∶(7～9)∶(0～120)，按常规工艺混料；b.将混合好的物料装入石墨模具中；c.然后置于高真空热压炉中，在真空或保护气体中烧结，烧结温度为1600℃～2200℃，施加在石墨模具上的压力为15MPa～45MPa，保温时间0.5～3小时。
具体实施方式二：本实施方式的操作步骤为：a.以粒径为0.1μm～7μm的B4C粉末，粒径为0.1μm～7μm的WC粉末，B4C∶WC的摩尔比为4∶7，按常规工艺混料；b.将混合好的物料装入石墨模具中；c.然后置于高真空热压炉中，在真空或保护气体中烧结，烧结温度为1600℃～1800℃，施加在石墨模具上的压力为15MPa～25MPa，保温时间0.5～1.2小时。
具体实施方式三：本实施方式的操作步骤为：a.以粒径为7.1μm～14μm的B4C粉末，粒径为7.1μm～14μm的WC粉末，B4C∶WC的摩尔比为5∶8，按常规工艺混料；b.将混合好的物料装入石墨模具中；c.然后置于高真空热压炉中，在真空或保护气体中烧结，烧结温度为1801℃～2000℃，施加在石墨模具上的压力为25.1MPa～35MPa，保温时间1.3～2.1小时。本方式为优选方式。
具体实施方式四：本实施方式的操作步骤为：a.以粒径为14.1μm～20μm的B4C粉末，粒径为14.1μm～20μm的WC粉末，B4C∶WC的摩尔比为6∶9，按常规工艺混料；b.将混合好的物料装入石墨模具中；c.然后置于高真空热压炉中，在真空或保护气体中烧结，烧结温度为2001℃～2200℃，施加在石墨模具上的压力为35.1MPa～45MPa，保温时间2.2～3小时。
具体实施方式五：本实施方式的操作步骤为：a.以粒径为0.1μm～20μm的B4C粉末，粒径为0.1μm～20μm的WC粉末，粒径为15nm～100nm的碳黑粉末为原料，B4C∶WC∶碳黑的摩尔比为(4～6)∶(7～9)∶(0.1～60)，按常规工艺混料；b.将混合好的物料装入石墨模具中；c.然后置于高真空热压炉中，在真空或保护气体中烧结，烧结温度为1600℃～2200℃，施加在石墨模具上的压力为15MPa～45MPa，保温时间0.5～3小时。
具体实施方式六：本实施方式的操作步骤为：a.以粒径为0.1μm～20μm的B4C粉末，粒径为0.1μm～20μm的WC粉末，粒径为101nm～200nm的碳黑粉末为原料，B4C∶WC∶碳黑的摩尔比为(4～6)∶(7～9)∶(61～120)，按常规工艺混料；b.将混合好的物料装入石墨模具中；c.然后置于高真空热压炉中，在真空或保护气体中烧结，烧结温度为1600℃～2200℃，施加在石墨模具上的压力为15MPa～45MPa，保温时间0.5～3小时。