[發明專利]一種寬溫域連續自潤滑型鎳鋁基自潤滑復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810522842.1
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108642325A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 薛冰;徐增師;馬衛東;仝蓓蓓;黃志偉;張孝彥
• 申請（專利權）人: 黃河水利職業技術學院
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C32/00;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 栗改;張志軍

本發明公開了一種寬溫域連續自潤滑型鎳鋁基自潤滑復合材料及其制備方法，以鎳鋁合金粉、銀粉和硼酸鎂粉為原料制備而成，其中銀粉質量百分含量2~8%，硼酸鎂粉質量百分含量2~8%，余量為鎳鋁合金粉。復合材料組織結構均勻，潤滑相與基體間結合緊密，具備良好的寬溫域連續潤滑性能和減摩耐磨性能。制備方法如下：按質量百分比稱量鎳鋁合金粉、銀粉和硼酸鎂粉，得到原始配料；將原始配料置于行星式球磨機中進行機械合金化，得到混合均勻的燒結配料；將燒結配料放入石墨磨具中，在氬氣真空保護下采用放電等離子燒結制備，得到寬溫域連續自潤滑型鎳鋁基自潤滑復合材料。本發明的制備方法工藝簡單、參數易控，制備過程安全環保，適于規模化生產。

技術領域

本發明涉及金屬基自潤滑復合材料及其制備技術領域，更具體地，涉及一種具有寬溫域連續自潤滑功能的新型鎳鋁基自潤滑復合材料及其制備方法。

背景技術

鎳鋁合金因具有低密度、高強度、高比模量和良好高溫抗氧化能力等優異性能，已為航空、航天和核能工程等高新技術領域最具發展前景的理想輕質結構材料。然而，鎳鋁合金在干滑動摩擦工況下具有較高的摩擦系數和磨損量，這在很大程度上限制了其在高新技術領域中的廣泛應用。

為解決這一技術問題，國內外研究學者通過在鎳鋁合金中添加WS₂、Ag、ZnO、CaF₂、石墨烯等固體潤滑劑制得鎳鋁基自潤滑復合材料，與鎳鋁合金相比，其摩擦學性能有明顯改善。這代表著下一代新型輕質結構材料的發展方向，研究與開發新型固體潤滑劑是非常有價值的探索。

航空、航天和核能工程等高新技術領域中嚴峻工況下結構材料的摩擦、磨損和潤滑問題是影響整個系統可靠性和壽命的主要因素，因此迫切需要發展在寬溫域具有良好機械強度和摩擦學性能的固體自潤滑材料。然而，傳統固體潤滑劑存在缺陷和局限性：固體潤滑劑通常是以犧牲基體材料強度為代價來改善材料摩擦學性能；固體潤滑劑通常只能在較窄溫度區間具有潤滑作用，超出使用溫度范圍則會導致潤滑失效甚至導致嚴重事故。

為解決這一技術問題，本發明提出銀和硼酸鎂組合與鎳鋁合金制備鎳鋁基復合材料，銀作為中低溫潤滑相、硼酸鎂作為增強相和高溫潤滑相、鎳鋁合金作為基體。該復合材料有望成為具有寬溫域連續自潤滑功能的新型結構材料，從而進一步拓展鎳鋁基自潤滑復合材料的工程化應用領域，這意味著本發明研究有著重要的理論與實際意義。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種寬溫域連續自潤滑型鎳鋁基自潤滑復合材料，該復合材料中銀和硼酸鎂均勻分布，且與基體間結合緊密，具有良好的寬溫域連續自潤滑性能。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種寬溫域連續自潤滑型鎳鋁基自潤滑復合材料的制備方法，該方法工藝簡單、參數易控，制備過程安全環保，適合大規模工業化生產。

為解決上述第一個技術問題，本發明采用的技術方案是提供一種寬溫域連續自潤滑型鎳鋁基自潤滑復合材料，所述復合材料以鎳鋁合金粉、銀粉和硼酸鎂粉為原料制備而成，其中銀粉質量百分數為2~8%，硼酸鎂粉質量百分數為2~8%，余量為鎳鋁合金粉。

本發明中，所述銀粉平均粒徑15μm，硼酸鎂粉平均粒徑25nm，鎳鋁合金粉平均粒徑25μm。

本發明中，所述銀作為中低溫潤滑相，硼酸鎂作為增強相和高溫潤滑相，銀粉和硼酸鎂粉具備優異的協同潤滑效應。

為解決上述第二個技術問題，本發明采用的技術方案是提供一種放電等離子燒結制備上述寬溫域連續自潤滑型鎳鋁基自潤滑復合材料的方法，該方法包含下述步驟：

（1）按重量配比稱取鎳鋁合金粉、銀粉和硼酸鎂粉，得到原始配料；

（2）將原始配料置于行星式球磨機中進行機械合金化，得到混合均勻的燒結配料；

（3）將燒結配料放入石墨磨具中，氬氣真空保護下采用放電等離子燒結制備，得到寬溫域連續自潤滑型鎳鋁基自潤滑復合材料。