[發(fā)明專利]鈦鋁金屬間化合物基自潤滑復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711248938.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN107988502B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李茂華;劉莉;楊軍;鹿毅;李小飛;楊博;王龍;姚海軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新疆維吾爾自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院
• 主分類號(hào): C22C1/04
• 分類號(hào): C22C1/04;C22C1/10;C22C30/00;B22F3/105
• 代理公司: 北京中政聯(lián)科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發(fā)明公開了一種鈦鋁金屬間化合物基自潤滑復(fù)合材料，其特征在于所述材料按照質(zhì)量百分比計(jì)由以下組分構(gòu)成：65?90％的鈦鋁金屬間化合物；和10?35％的銅包石墨。本發(fā)明還涉及鈦鋁金屬間化合物基自潤滑復(fù)合材料的制備方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鈦鋁金屬間化合物基自潤滑復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

金屬間化合物基自潤滑復(fù)合材料是將固體潤滑劑添加到金屬間化合物基體中而形成的同時(shí)具有金屬間化合物特性和固體潤滑性能的復(fù)合材料；其中，基體金屬間化合物賦予其一定的強(qiáng)度、硬度、耐高溫、耐腐蝕和抗氧化等性能。鈦鋁金屬間化合物具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)、高比剛、耐高溫和優(yōu)良的抗氧化性能等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代航空航天用輕質(zhì)耐高溫結(jié)構(gòu)材料。但是，在用作工程應(yīng)用部件時(shí)，例如渦輪葉片、排氣閥門和發(fā)動(dòng)機(jī)軸承等，摩擦系數(shù)較高，磨損較大，這對(duì)材料和器件的可靠性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

為了改善鈦鋁金屬間化合物的摩擦學(xué)性能，可以加入合適的固體潤滑劑。中國專利申請(qǐng)CN105112760A公開了一種鈦鋁金屬間化合物基自潤滑復(fù)合材料，通過在鈦鋁金屬間化合物基體中添加了5-20％的固體潤滑劑(氟化鈰和二硫化鉬，二者質(zhì)量比為1:0.9-1.1)，采用真空熱壓燒結(jié)法而制備，所述材料其磨損率在0.27-0.38×10^-4mm³N^-1m^-1范圍。中國專利申請(qǐng)CN105779825A公開了一種鈦鋁基自潤滑材料，通過在鈦鋁金屬間化合物基體中添加了2-10％的Ti₂AlN納米顆粒而制備，并顯著提高了材料的潤滑和抗磨性能。中國專利申請(qǐng)CN104550904A公開了一種鈦鋁金屬間化合物基復(fù)合材料，通過在鈦鋁金屬間化合物基體中添加了1-2％的Mo-B-N版狀晶體而制備，所述材料的摩擦系數(shù)在0.41-0.43之間。但是這些方法的制備成本較高，材料成分復(fù)雜、對(duì)設(shè)備要求較高，所制備的材料硬度和強(qiáng)度也較低，并且潤滑性能也沒有達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求。

因此，仍需要開發(fā)在保證潤滑性能的基礎(chǔ)上提高材料的硬度和強(qiáng)度的新固體潤滑材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種鈦鋁金屬間化合物基自潤滑復(fù)合材料，其特征在于所述材料按照質(zhì)量百分比計(jì)由以下組分構(gòu)成：

65-90％的鈦鋁金屬間化合物；和

10-35％的銅包石墨。

本發(fā)明還提供了所述的鈦鋁金屬間化合物基自潤滑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)分別稱取鈦鋁金屬間化合物粉末和銅包石墨粉末，通過機(jī)械球磨混合均勻；

(2)將步驟(1)的混合物采用放電等離子燒結(jié)方法進(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)后自然冷卻至室溫，得到鈦鋁金屬間化合物基自潤滑復(fù)合材料。。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明通過在鈦鋁金屬間化合物基體中添加銅包石墨，改善了鈦鋁金屬間化合物和石墨的潤濕性和結(jié)合強(qiáng)度。

本發(fā)明采用快速燒結(jié)技術(shù)，即放電等離子燒結(jié)方法，其升溫快、燒結(jié)時(shí)間短，進(jìn)一步改善了鈦鋁金屬間化合物基自潤滑復(fù)合材料的硬度和強(qiáng)度。

本發(fā)明材料的摩擦系數(shù)較低并且穩(wěn)定，磨損率較低；制備工藝簡單，通過配方和工藝的調(diào)整，可以調(diào)控材料性能。

在本發(fā)明中，采用組分銅包石墨粉末，銅的存在既可以避免基體與石墨的反應(yīng)，又可以與鈦鋁金屬間化合物基體形成過渡層來提高鈦鋁基體和石墨的潤濕性，從而在保證潤滑性能的基礎(chǔ)上提高材料的硬度和強(qiáng)度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例3制備的鈦鋁金屬間化合物基自潤滑復(fù)合材料在5-15N的摩擦曲線。

具體實(shí)施方式