[發(fā)明專利]一種二硫化鉬/鋁復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710898047.8
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107641738B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬菁;武高輝;汪雨佳;孫月;王智君
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C32/00;C22C1/05
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 賈澤純

一種二硫化鉬/鋁復(fù)合材料的制備方法，它涉及鋁基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁基復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有二硫化鉬/鋁復(fù)合材料制備方法僅適用于低體積分?jǐn)?shù)復(fù)合材料的制備，制備的材料性能較差的問題。1、按體積配比稱取二硫化鉬和含鋁材料；2、將二硫化鉬和含鋁材料放入球磨罐中，利用機(jī)械球磨制成混合粉體；3、將混合粉體倒入石墨模具中，在壓力機(jī)上預(yù)壓成型，得到預(yù)制體；4、將預(yù)制體進(jìn)行放電等離子燒結(jié)；5、降溫冷卻至室溫后脫模即得二硫化鉬/鋁復(fù)合材料。本發(fā)明二硫化鉬/鋁復(fù)合材料具有低摩擦系數(shù)以及良好的強(qiáng)度和彈性模量，二硫化鉬顆粒分布均勻無團(tuán)聚、大小和含量可任意調(diào)控，致密度高、性能好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

二硫化鉬是一種典型的二維層狀材料，每個(gè)二硫化鉬片層由(S-Mo-S)三原子層組成，相鄰二硫化鉬片層之間的層間距為0.65nm，層內(nèi)通過S-Mo共價(jià)鍵結(jié)合，層間通過范德華力堆疊在一起。這種獨(dú)特的二維層狀結(jié)構(gòu)，使二硫化鉬具有優(yōu)異的力學(xué)、化學(xué)、熱學(xué)及催化性能，特別是潤滑性能。二硫化鉬較弱的層間結(jié)合強(qiáng)度和較大的層間距離使其在平行于層的平面方向具有極低的剪切強(qiáng)度，而在垂直方向則具有極高的強(qiáng)度和硬度，因而二硫化鉬具有極低的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，可達(dá)0.02。此外，二硫化鉬可以在基體表面形成牢固粘附的薄膜。二硫化鉬的這些性質(zhì)，使其成為一種優(yōu)異的固體潤滑材料。將二硫化鉬加入到鋁合金中可以顯著降低鋁合金的摩擦系數(shù)，得到一種自潤滑功能材料。

二硫化鉬/鋁復(fù)合材料的制備目前主要采用攪拌鑄造方法，二硫化鉬質(zhì)量百分含量≤5％，所用鋁合金主要為流動(dòng)性好的Al-Si合金。攪拌鑄造方法通常僅適用于低體積分?jǐn)?shù)復(fù)合材料的制備，當(dāng)二硫化鉬顆粒含量較大時(shí)，會(huì)使熔體粘度增大，導(dǎo)致熔體流動(dòng)性變差，影響熔體的鑄造性能，出現(xiàn)顆粒分布不均勻和孔隙等缺陷。此外，由于二硫化鉬顆粒密度比鋁合金密度高，使用攪拌鑄造法制備二硫化鉬/鋁復(fù)合材料也容易出現(xiàn)二硫化鉬顆粒的沉淀造成宏觀組織偏析，從而影響復(fù)合材料性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有二硫化鉬/鋁復(fù)合材料制備方法僅適用于低體積分?jǐn)?shù)復(fù)合材料的制備，制備的材料性能較差的問題，而提供一種二硫化鉬/鋁復(fù)合材料及其制備方法。

一種二硫化鉬/鋁復(fù)合材料按體積分?jǐn)?shù)由1％～50％的二硫化鉬顆粒和50％～99％的含鋁材料制成；所述二硫化鉬顆粒的粒度為0.1μm～20μm；所述的含鋁材料為鋁或鋁合金，含鋁材料的粒度為5μm～70μm。

本發(fā)明一種二硫化鉬/鋁復(fù)合材料的制備方法是按以下步驟進(jìn)行：

一、按體積分?jǐn)?shù)稱取1％～50％的二硫化鉬顆粒和50％～99％的含鋁材料；所述二硫化鉬顆粒的粒度為0.1μm～20μm；所述的含鋁材料為鋁或鋁合金；含鋁材料的粒度為5μm～70μm；

二、將步驟一稱取的1％～50％的二硫化鉬顆粒和50％～99％的含鋁材料放入球磨罐中，在轉(zhuǎn)速為100r/min～500r/min的條件下球磨0.5h～4h，得到混合粉體；

三、將步驟二得到的混合粉體倒入石墨模具中，在壓力為5MPa～15MPa的條件下保壓5min～20min，預(yù)壓成型，得到預(yù)制體；

四、將步驟三得到的預(yù)制體連同石墨模具一起置于放電等離子燒結(jié)爐中，抽真空，以30℃/min～120℃/min的升溫速率將放電等離子燒結(jié)爐內(nèi)的溫度由室溫升溫至500℃～650℃，施加30MPa～50MPa壓力燒結(jié)2min～20min，隨爐冷卻至室溫，脫模，得到二硫化鉬/鋁復(fù)合材料。

本發(fā)明的有益效果是：