本发明属于金属材料制备领域，具体涉及一种高硅氧玻璃纤维改性钨基金属复合材料的制备方法。
背景技术：
钨是稀有高熔点金属，属于元素周期表中第六周期(第二长周期)的vib族。钨是一种银白色金属，外形似钢。钨的熔点高，蒸气压很低，蒸发速度也较小。钨的化学性质很稳定，常温时不跟空气和水反应，不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液。王水只能使其表面氧化,溶于硝酸和氢氟酸的混合液。高温下能与氯、溴、碘、碳、氮、硫等化合，但不与氢化合。
钨合金是以钨为基加入其他元素组成的合金。在金属中，钨的熔点最高，高温强度和抗蠕变性能以及导热、导电和电子发射性能都好，比重大，除大量用于制造硬质合金和作合金添加剂外，钨及其合金广泛用于电子、电光源工业，也在航天、铸造、武器等部门中用于制作火箭喷管、压铸模具、穿甲弹芯、触点、发热体和隔热屏等。
为了使钨获得或改善某些性能，经常添加一定量的某些元素而实现，钨材在高温使用时，单纯固溶强化尚不够时，可在固溶强化的基础上再进行弥散强化或沉淀强化，提高高温强度。虽然性能得到很大的提升，但是现有的钨基金属复合材料存在耐热性能和热冲击性能较差，制备的材料不能长时间在高热、强辐射条件下正常工作等问题，因此，研发一种新的改性钨基金属复合材料很有必要。
技术实现要素：
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种高硅氧玻璃纤维改性钨基金属复合材料的制备方法，工艺简单，操作方便，制备的合金具备很好的耐腐蚀性和耐高温性，同时可以在高热、强辐射条件下正常持续工作。
技术方案：一种高硅氧玻璃纤维改性钨基金属复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)称取10～25质量份炭黑和30～40质量份金属钨粉混合均匀，加入8～12质量份25～35wt.％聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀后备用；
(2)将8～12质量份高硅氧玻璃纤维切短至3～5mm，100～120℃下干燥0.5～1h，用丙酮清洁表面，然后用60～75wt.％浓硫酸处理1.5～2h，用蒸馏水洗净后干燥备用；
(3)称取20～35质量份钛金属粉末，加入4～6质量份25～35wt.％聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀后备用；
(4)将步骤(1)搅拌均匀后备用的混合物分别注入两个模具内，抹平表面，再将步骤(3)搅拌均匀后备用的钛金属粉末浆体注入一个模具中，抹平表面，然后将所述三个模具放入72～78℃真空干燥箱中预成型1.5～2h；
(5)将步骤(4)制备中预成型后的金属层取出，按照自下而上依次为碳化钨层、钛金属层和碳化钨层，层与层之间均匀撒一层高硅氧玻璃纤维，然后放入压力机中450～500mpa压制2～4h后在真空条件下程序升温，真空度为10-3mpa，100～120℃/h的速率升温至1100℃，恒温保压0.5～1.5h，再以80～100℃/h的速率升温至1650～1750℃后保温1.5～2h，待温度降为室温时，完成整个制备过程。
作为优选，所述步骤(1)中称取17质量份炭黑和35质量份金属钨粉混合均匀，加入10质量份30wt.％聚乙烯醇水溶液。
作为优选，所述步骤(2)中将10质量份高硅氧玻璃纤维切短至4mm，110℃下干燥1h，用丙酮清洁表面，然后用68wt.％浓硫酸处理2h。
作为优选，所述步骤(3)中称取30质量份钛金属粉末，加入5质量份30wt.％聚乙烯醇水溶液。
作为优选，所述步骤(4)中将所述三个模具放入75℃真空干燥箱中预成型2h。
作为优选，所述步骤(5)中放入压力机中480mpa压制3h后在真空条件下程序升温，真空度为10-3mpa，110℃/h的速率升温至1100℃，恒温保压1h，再以90℃/h的速率升温至1700℃后保温2h。
有益效果：本发明提供一种高硅氧玻璃纤维改性钨基金属复合材料的制备方法，工艺简单，操作方便；制备的高硅氧玻璃纤维改性钨基金属复合材料以高熔点的钨金属为表层，以耐蚀性和耐热性较好的钛金属为内层，层与层之间添加高硅氧玻璃纤维，具有导热系数低、对高热冲击有良好的抵御性能等特点，能够使合金在高热、强辐射条件下正常持续工作；性能测试结果如下：拉伸强度为275～282mpa，屈服强度为181～185mpa，弹性模量为87～91gpa，耐高温性达1200℃以上。
具体实施方式
实施例1
一种高硅氧玻璃纤维改性钨基金属复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)称取10质量份炭黑和30质量份金属钨粉混合均匀，加入8质量份25wt.％聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀后备用；
(2)将8质量份高硅氧玻璃纤维切短至3mm，100℃下干燥0.5h，用丙酮清洁表面，然后用60wt.％浓硫酸处理1.5h，用蒸馏水洗净后干燥备用；
(3)称取20质量份钛金属粉末，加入4质量份25wt.％聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀后备用；(4)将步骤(1)搅拌均匀后备用的混合物分别注入两个模具内，抹平表面，再将步骤(3)搅拌均匀后备用的钛金属粉末浆体注入一个模具中，抹平表面，然后将所述三个模具放入72℃真空干燥箱中预成型1.5h；
(5)将步骤(4)制备中预成型后的金属层取出，按照自下而上依次为碳化钨层、钛金属层和碳化钨层，层与层之间均匀撒一层高硅氧玻璃纤维，然后放入压力机中450mpa压制2h后在真空条件下程序升温，真空度为10-3mpa，100℃/h的速率升温至1100℃，恒温保压0.5h，再以80℃/h的速率升温至1650℃后保温1.5h，待温度降为室温时，完成整个制备过程。
制备的高硅氧玻璃纤维改性钨基金属复合材料以高熔点的钨金属为表层，以耐蚀性和耐热性较好的钛金属为内层，层与层之间添加高硅氧玻璃纤维，具有导热系数低、对高热冲击有良好的抵御性能等特点，能够使合金在高热、强辐射条件下正常持续工作。性能测试数据如下：拉伸强度为275mpa，屈服强度为181mpa，弹性模量为87gpa，耐高温性达1100℃以上。
实施例2
一种高硅氧玻璃纤维改性钨基金属复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)称取25质量份炭黑和40质量份金属钨粉混合均匀，加入12质量份35wt.％聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀后备用；
(2)将12质量份高硅氧玻璃纤维切短至5mm，120℃下干燥1h，用丙酮清洁表面，然后用75wt.％浓硫酸处理2h，用蒸馏水洗净后干燥备用；
(3)称取35质量份钛金属粉末，加入6质量份35wt.％聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀后备用；
(4)将步骤(1)搅拌均匀后备用的混合物分别注入两个模具内，抹平表面，再将步骤(3)搅拌均匀后备用的钛金属粉末浆体注入一个模具中，抹平表面，然后将所述三个模具放入78℃真空干燥箱中预成型2h；
(5)将步骤(4)制备中预成型后的金属层取出，按照自下而上依次为碳化钨层、钛金属层和碳化钨层，层与层之间均匀撒一层高硅氧玻璃纤维，然后放入压力机中500mpa压制4h后在真空条件下程序升温，真空度为10-3mpa，120℃/h的速率升温至1100℃，恒温保压1.5h，再以100℃/h的速率升温至1750℃后保温2h，待温度降为室温时，完成整个制备过程。
制备的高硅氧玻璃纤维改性钨基金属复合材料以高熔点的钨金属为表层，以耐蚀性和耐热性较好的钛金属为内层，层与层之间添加高硅氧玻璃纤维，具有导热系数低、对高热冲击有良好的抵御性能等特点，能够使合金在高热、强辐射条件下正常持续工作。性能测试数据如下：拉伸强度为279mpa，屈服强度为183mpa，弹性模量为88gpa，耐高温性达1150℃以上。
实施例3
一种高硅氧玻璃纤维改性钨基金属复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)称取17质量份炭黑和35质量份金属钨粉混合均匀，加入10质量份30wt.％聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀后备用；
(2)将10质量份高硅氧玻璃纤维切短至4mm，110℃下干燥1h，用丙酮清洁表面，然后用68wt.％浓硫酸处理2h，用蒸馏水洗净后干燥备用；
(3)称取30质量份钛金属粉末，加入5质量份30wt.％聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀后备用；
(4)将步骤(1)搅拌均匀后备用的混合物分别注入两个模具内，抹平表面，再将步骤(3)搅拌均匀后备用的钛金属粉末浆体注入一个模具中，抹平表面，然后将所述三个模具放入75℃真空干燥箱中预成型2h；
(5)将步骤(4)制备中预成型后的金属层取出，按照自下而上依次为碳化钨层、钛金属层和碳化钨层，层与层之间均匀撒一层高硅氧玻璃纤维，然后放入压力机中480mpa压制3h后在真空条件下程序升温，真空度为10-3mpa，110℃/h的速率升温至1100℃，恒温保压1h，再以90℃/h的速率升温至1700℃后保温2h，待温度降为室温时，完成整个制备过程。
制备的高硅氧玻璃纤维改性钨基金属复合材料以高熔点的钨金属为表层，以耐蚀性和耐热性较好的钛金属为内层，层与层之间添加高硅氧玻璃纤维，具有导热系数低、对高热冲击有良好的抵御性能等特点，能够使合金在高热、强辐射条件下正常持续工作。性能测试数据如下：拉伸强度为282mpa，屈服强度为185mpa，弹性模量为91gpa，耐高温性达1200℃以上。
对比例1
同实施例3，不同在于：不加高硅氧玻璃纤维。
性能测试数据如下：拉伸强度为245mpa，屈服强度为160mpa，弹性模量为65gpa，耐高温性达900℃以上。