[發明專利]一種具有自我調控功能的NiTiAl基自潤滑復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811509922.X
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109434125A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 楊慷;王連富;趙衛兵;馬洪儒;李愛虎;時獎章;屈鵬帥;曹增志;曹帥濤;卞會濤
• 申請（專利權）人: 安陽工學院
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F3/11;B22F3/14;B22F1/00;C22C30/06;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 馬東瑞

1.一種具有自我調控功能的NiTiAl基自潤滑復合材料，其特征在于：它包括基體材料、固體潤滑相、潤滑行為調控劑以及正余弦曲線式孔結構，以NiTiAl為基體材料、以MgZnCu為固體潤滑相、以LiMg-SiC為潤滑調控劑，利用MgZnCu固體潤滑劑用于降低NiTiAl復合材料摩擦學性能，用LiMg-SiC對NiTiAl-MgZnCu復合材料潤滑行為進行調控。

2.根據權利要求1所述的具有自我調控功能的NiTiAl基自潤滑復合材料，其特征在于：所述各組元素Ni、Ti、Al、Mg、Zn、Cu單質粉末與SiC納米顆粒，單質粉末粒徑為30μm-55μm，SiC納米顆粒直徑為40-100nm，純度為95%-99.9%，基體材料NiTiAl與固體潤滑相MgZnCu質量比wt.%為1：0.2-0.5；基體材料Ni：Ti：Al原子比at.%為50：25：20-30；潤滑相Mg：Zn：Cu原子比at.%為25：25：45-55；使用LiMg-SiC對NiTiAl-MgZnCu復合材料潤滑行為進行調控，潤滑調控劑LiMg-SiC與復合材料NiTiAl-MgZnCu質量比（wt.%）為10-45：55；潤滑調控劑LiMg：SiC質量比wt.%為1-9:1，Li：Mg原子比at.%為52：45-48，Si：C原子比at.%為55：40-50。

3.根據權利要求2所述的具有自我調控功能的NiTiAl基自潤滑復合材料的的制備方法，其特征在于：將Ti、Ni和Al單質粉末，Mg、Zn和Cu單質粉末分別混合均勻后，在真空或惰性氣體保護下，利用氣霧化技術將Ni、Ti與Al單質粉末制備成NiTiAl球形粉末，充當復合材料基體原始粉末；將Mg、Zn與Cu粉末制備成MgZnCu球形粉末，充當NiTiAl基復合材料的固體潤滑相，將Li與Mg粉末及納米粒子SiC制備潤滑調控劑LiMg-SiC，用于調控NiTiAl基復合材料潤滑行為，借助激光熔融沉積技術，利用球形粉末NiTiAl與MgZnCu制備具有正余弦曲線式孔結構NiTiAl-MgZnCu自潤滑復合材料。

4.根據權利要求3所述的具有自我調控功能的NiTiAl基自潤滑復合材料的的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

1）備料與混料：按照比例稱取Ni、Ti、Al、Li、Mg、Zn、Cu單質粉末和SiC納米顆粒，利用振動混料機對稱取粉末均勻化處理，振動頻率為45-60Hz，振動力為10500N-11500N，振動時間為30-45min；

2）材料制備：利用真空-氣霧化技術將混合均勻的Ni、Ti與Al粉末制備成一種NiTiAl球形粉末；將 Mg、Zn與Cu粉末制備成球形結構MgZnCu固體潤滑相；將Li與Mg單質粉末及納米粒子SiC制備成LiMg-SiC潤滑調控劑；

3）將步驟2）所得到配料NiTiAl與MgZnCu球形粉末采用激光熔融沉積技術制備成具有正余弦曲線式孔結構NiTiAl-MgZnCu自潤滑復合材料；

4）將步驟2）中的配料LiMg-SiC利用真空-壓力熔滲的方法將其填充于正余弦曲線式孔中，得到一種以MgZnCu為固體潤滑相，LiMg-SiC為潤滑調控劑的NiTiAl基自潤滑復合材料；

5）將步驟4）制備的以MgZnCu為固體潤滑相，以LiMg-SiC為潤滑調控劑的NiTiAl基自潤滑復合材料，潤滑調控劑在正余弦孔結構中填充率為80%-90%。

5.根據權利要求4所述的具有自我調控功能的NiTiAl基自潤滑復合材料的的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述的Ni、Ti、Al、Mg、Zn、Cu單質粉末與SiC納米顆粒，單質粉末粒徑為30μm-55μm，SiC納米顆粒直徑為40-100nm，利用真空氣霧化設備制備NiTiAl、MgZnCu與LiMg-SiC球形粉末，熔煉溫度為1000-1600℃，測溫方式為紅外測溫，真空度為4.2-5.8×10^-2Pa，保護氣體為氬氣，冷卻液為超純水，其中，氬氣壓力為10-12MPa，最高氣體流量為500-800m³/h，超純水流量為15-24 m³/h。