[發明專利]一種鎳鋁共晶合金作為高溫自潤滑耐磨材料的應用

無效

• 申請號: 200810012054.4
• 申請日: 2008-06-27
• 公開（公告）號: CN101613824A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 王振生;周蘭章;郭建亭;盛立遠;胡壯麒
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 張志偉

技術領域：

本發明涉及鎳鋁共晶合金的高溫自潤滑應用技術，具體為一種NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金作為高溫自潤滑耐磨材料的應用。

背景技術：

金屬間化合物NiAl具有高熔點(1640℃)、高導熱率(70～80W/m·K)、低密度(5.86g/cm³)以及優異的抗氧化性能等優點，是理想的高溫結構材料。NiAl-28Cr-6Mo共晶合金是一種多相NiAl合金，文獻1[Johnson，D.R.，Chen，X.F.，Oliver，B.F.，Noebe，R.D.and?Whittenberger，J.D.Intermetallics，1995年，3卷，99-113頁]中，首先報道了NiAl-28Cr-6Mo共晶合金的制備方法和典型力學性能，該合金的1300K蠕變強度達到160MPa，室溫斷裂韌性超過20MPa·m^1/2，并且由于合金中含有大量的Al和Cr元素，從而具有優異的抗高溫氧化性能和抗熱腐蝕性能。中科院金屬所通過添加少量合金元素制備了多種NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金，進一步提高了高溫強度以及抗氧化性能。NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金目標在于替代Ni基高溫合金用于制作先進航空發動機的渦輪導向葉片、渦輪工作葉片和火焰筒骨架等零件。但是，由于其室溫脆性問題沒有得到根本的解決，還無法投入實際應用。文獻2[C.Y.Cui，J.T.Guo，Y.H.Qi，H.Q.Ye.Intermetallics，2002年，10卷，1001-1009頁]中，中科院金屬所報道了NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金的制備方法如下：采用電解Ni、金屬Al、Cr、Mo、Hf以及Ho作為原材料，按照NiAl-28Cr-5.6Mo-0.25Ho-0.15Hf(at.％)的配比，在真空感應爐中熔煉后澆注成塊體材料。

相關文獻報道過二元NiAl合金以及單一增強相的NiAl-TiB₂復合材料的室溫摩擦磨損性能。高溫摩擦磨損方面只報道過Ni-17.5Al-15Ti-15C(at.％)粉末制備的TiC/(NiAl-Ni₃Al)復合材料的摩擦磨損性能，該復合材料主要由Ni₃Al相組成，含少量的NiAl相，最高摩擦磨損溫度為600℃，對磨件材料為Ni基高溫合金，摩擦系數為0.4。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種鎳鋁共晶合金作為高溫自潤滑耐磨材料的應用，它開辟了鎳鋁共晶合金實際應用的新途徑，提供了一種NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金在700℃～900℃作為高溫機構滑動部件用高溫自潤滑耐磨材料的應用技術，采用本發明的高溫機構滑動部件能獲得優異的持久自潤滑性能和較強的耐磨性能。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種鎳鋁共晶合金作為高溫自潤滑耐磨材料的應用，NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金作為高溫機構滑動部件用高溫自潤滑耐磨材料，對磨件材料為SiC、Si₃N₄或Al₂O₃陶瓷材料。

所述的鎳鋁共晶合金作為高溫自潤滑耐磨材料的應用，耐磨材料的最大載荷不超過30N，最大滑動速度不超過0.5m/s，應用于700℃～900℃大氣條件下處于摩擦磨損工況的高溫機構滑動部件。

所述的鎳鋁共晶合金作為高溫自潤滑耐磨材料的應用，NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金的磨損表面生成1～3μm厚的納米氧化物保護層。

所述的鎳鋁共晶合金作為高溫自潤滑耐磨材料的應用，NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金的摩擦系數為0.20～0.29。

所述的鎳鋁共晶合金作為高溫自潤滑耐磨材料的應用，NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金的磨損率為8.5～18m³/mN×10^-14。

本發明具有如下優點：

1、本發明NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金在摩擦表面生成了厚度為1～3μm的納米氧化物保護層，由于該保護層在高溫摩擦磨損中具有自修復性能，700℃～900℃具有持久自潤滑性能，摩擦系數和磨損率均低于Ni基合金。

2、本發明NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金具有良好的抗高溫氧化性能和抗熱腐蝕性能，可以分別與SiC、Si₃N₄和Al₂O₃陶瓷材料配副，應用范圍比較廣。