[發明專利]一種自潤滑多孔鈦基石墨烯合金材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810070824.4
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108262479B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 張永春;李飛舟
• 申請（專利權）人: 寶雞文理學院
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;C22C14/00
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 強紅剛

本發明公開了一種自潤滑多孔鈦基石墨烯合金材料的制備方法。該方法以石墨烯為自潤滑材料、鈦材料為基體，通過粉末煅燒方式得到自潤滑材料，再與潤滑劑復合，得到自潤滑多孔鈦基石墨烯合金材料。該方法過程簡單，制備得到的自潤滑多孔鈦基石墨烯合金不但力學性能較鈦合金有所提高，而且具有優異的自潤滑性能，可應用于高溫等較為苛刻的環境。

技術領域

本發明屬于材料制備領域，具體而言，涉及一種自潤滑多孔鈦基石墨烯合金材料的制備方法。

背景技術

現代工業生產時，機械設備中零件摩擦工作過程中，由于在各類不同條件下，摩擦零部件很少具有自潤滑功能，摩擦磨損是造成材料損耗的重要原因之一，隨著工業技術的發展，自潤滑材料被越來越廣泛地應用在潤滑油和潤滑脂索不能勝任的苛刻工作環境。固體自潤滑材料按照基體材質不同可分為聚合物基、陶瓷基和金屬基。聚合物基材料機械強度低、耐熱和傳熱性能不理想，不適宜高溫、高速、載重等工作環境；陶瓷基材料雖然具有高強度、高硬度、低密度，以及優異的化學穩定性和高溫力學性能等特點，但是其研究仍然處于起步階段；金屬基固體自潤滑復合材料則是常見的一種自潤滑材料。

鈦合金具有密度小、比強度高、耐腐蝕、耐高溫等優點，廣泛應用于航空、航天、艦艇等國防和民用機械工業部分，其中以TC4鈦合金用途最為廣泛，用量約占鈦合金總量的一半以上，但由于鈦合金硬度低，耐磨性能較差的局限制約了其在實際生產中的應用。因此，提高鈦合金摩擦磨損性能已成為鈦合金領域的研究熱點。例如《TC4鈦合金低污染陽極自潤滑減磨復合膜制備及其摩擦磨損性能研究》是通過鈦合金陽極氧化來改變摩擦磨損性能，但是該方法需要的試劑繁多，且要控制電解液、電壓等條件，方法繁瑣復雜。專利CN102492871A《一種TiAl金屬間化合物基固體自潤滑復合材料及其制備方法》公開了一種自潤滑復合材料有Ti粉、Al粉、Cr粉、Nb粉等構成，但是將該材料用于鈦合金時，鈦合金零件有時處于高溫運行環境下，有可能與該自潤滑復合材料發生反應，零件性能發生急劇變化。

通過檢索國內外現有技術，目前尚未有關于直接利用碳材料改變鈦合金摩擦磨損性能的文獻。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以石墨烯為自潤滑材料、鈦材料為基體，進而制備自潤滑多孔鈦基石墨烯合金材料的方法，該方法制備得到的自潤滑鈦材料具有優良的自潤滑性能，同時具有極高的力學性能。

為了實現本發明的上述目的，通過大量試驗研究并不懈努力，最終獲得了如下技術方案：一種自潤滑多孔鈦基石墨烯合金材料的制備方法，依次按照如下步驟制備：

步驟1：將鈦粉或鈦合金粉與石墨烯混合均勻，得到混合粉末，其中石墨烯的質量百分比為1-8％；

步驟2：將步驟(1)得到的混合粉末與造孔劑混合，其中造孔劑為NH₄HCO₃，其質量占步驟(2)得到的混合物總質量的5-20％；

步驟3：將步驟(2)得到的混合粉末模壓成型，得到胚體；

步驟4：將步驟(3)得到的胚體進行真空燒結，真空燒結時真空度為10^-2-10^-1Pa，升溫速率為20-100℃/min，燒結溫度為800-1350℃，燒結保溫時間10-30min，隨爐冷卻后浸入潤滑劑中，得到自潤滑多孔鈦基石墨烯合金。

進一步優選地，本發明所述自潤滑多孔鈦基石墨烯合金材料的制備方法，步驟1中石墨烯的質量百分比為4-8％。

進一步優選地，本發明所述自潤滑多孔鈦基石墨烯合金材料的制備方法，步驟1中所述鈦粉或鈦合金粉的粒度為25-80μm，純度大于等于99.9％；石墨烯的粒度為20-70μm。

進一步優選地，本發明所述自潤滑多孔鈦基石墨烯合金材料的制備方法，步驟2中造孔劑占所述混合物總質量的8-15％。