[發(fā)明專利]一種NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金作為堿腐蝕工況下自潤滑耐磨材料的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410275525.6
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104073688A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王振生;楊雙雙;彭真;張孟恩;郭建亭;周蘭章;宋力
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎳鋁基合金在堿腐蝕工況下的自潤滑耐磨應(yīng)用技術(shù)，具體為在質(zhì)量百分比為5～10％的堿性溶液中，NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金作為機(jī)構(gòu)滑動部件用自潤滑耐磨材料的應(yīng)用。

背景技術(shù)

長程有序金屬間化合物NiAl是理想的高溫結(jié)構(gòu)材料，具有高熔點(diǎn)(1640℃)、高導(dǎo)熱率(70～80W/m·K)、低密度(5.86g/cm³)以及優(yōu)異的抗腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)。然而，室溫拉伸塑性差、室溫?cái)嗔芽沽Φ秃透邷貜?qiáng)度不足以及高溫蠕變抗力低等問題一直制約著NiAl用于結(jié)構(gòu)部件材料的實(shí)用化進(jìn)程。多年來，人們從合金化，制備內(nèi)生和外生復(fù)合材料的角度出發(fā)，采用固溶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)等方法，提高了NiAl合金的抗高溫蠕變性能和室溫?cái)嗔秧g性。但是要使NiAl基合金同時達(dá)到具有足夠的室溫?cái)嗔秧g性，可以與高溫合金相比擬的蠕變強(qiáng)度，以及2％的室溫拉伸塑性，還難以滿足要求。目前NiAl除了作為Ni基和Co基高溫合金的涂層材料廣泛應(yīng)用之外，還沒有作為高溫結(jié)構(gòu)材料和功能材料而得到廣泛應(yīng)用。

考慮到摩擦磨損工況下自然的壓應(yīng)力狀態(tài)，中國科學(xué)院金屬研究所與湖南科技大學(xué)研究了原位內(nèi)生NiAl-Al2O3-TiC復(fù)合材料、NiAl-Cr(Mo)-Ho-Hf共晶合金和NiAl-Cr(Mo)-CrxSy復(fù)合材料的摩擦磨損性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，室溫摩擦磨損工況下，合金的拉伸塑性與硬度、強(qiáng)度、壓縮塑性和加工硬化能力相比成為次要的性能指標(biāo)，其干摩擦磨損受控于塑性變形，具有較好的耐磨損性能；在大氣和干摩擦的條件下，合金在700℃～900℃的高溫摩擦磨損中可以產(chǎn)生良好的自潤滑和耐磨損效果，摩擦系數(shù)和磨損率低于Ni基自潤滑合金(合金含有W、Mo、Co)，自潤滑特性具有持久性。另外，NiAl-Cr(Mo)-CrxSy復(fù)合材料在200℃～400℃摩擦表面形成CrxSy潤滑膜，產(chǎn)生了自潤滑特性，為研制更寬溫度范圍的NiAl基自潤滑材料提供了研究思路。

鑒于NiAl具有長程有序的晶體結(jié)構(gòu)，耐腐蝕性能優(yōu)異，又考慮到NiAl基合金具有良好的摩擦磨損特性。故針對NiAl基合金作為自潤滑耐磨損材料而應(yīng)用，必然需要探索NiAl基合金在腐蝕工況下的摩擦磨損特性。目前，還沒有這方面的研究報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于開辟NiAl基合金實(shí)際應(yīng)用的新途徑，提供一種NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金作為堿腐蝕工況下自潤滑耐磨材料的應(yīng)用。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為：

一種NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金作為堿腐蝕工況下自潤滑耐磨材料的應(yīng)用，其特征在于：在質(zhì)量百分比為5～10％的NaOH或KOH溶液中，NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金作為機(jī)構(gòu)滑動部件用自潤滑耐磨損材料，對磨件材料為SiC、Si₃N₄或Al₂O₃等陶瓷材料和硬質(zhì)合金。

上述的NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金作為堿腐蝕工況下自潤滑耐磨材料的應(yīng)用，在堿腐蝕摩擦磨損過程中，NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金的摩擦系數(shù)為0.19～0.29，低于316L不銹鋼(其摩擦系數(shù)為0.28～0.48)。

上述的NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金作為堿腐蝕工況下自潤滑耐磨材料的應(yīng)用，在堿腐蝕摩擦磨損過程中，NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金的磨損率為4.8～21.7×10^-15m³/(m·N)，低于316L不銹鋼(其磨損率為52.4～189×10^-15m³/(m·N))。

上述的NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金作為堿腐蝕工況下自潤滑耐磨材料的應(yīng)用，載荷為10～45N，滑動速度為0.05～0.1m/s，應(yīng)用條件為室溫常壓。

上述的NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金作為堿腐蝕工況下自潤滑耐磨材料的應(yīng)用，所述的NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金采用電解Ni、金屬Al、Cr以及Ta作為原材料，按照NiAl-2.5Ta-7.5Cr(at.％)的配比，在真空電弧爐中熔煉并澆注成圓錠。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明的NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金，在堿性腐蝕溶液工況下的摩擦磨損過程中，NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金的摩擦系數(shù)和磨損率均明顯低于316L不銹鋼，NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金的自潤滑性能較316L不銹鋼提高了32～40％，耐磨損性能提高了7.7～10倍。