[發明專利]一種以Cu@Ni核殼結構為潤滑相的寬溫域Ni3

有效

• 申請號: 201911302842.1
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111001811B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 何乃如;黃琰;文懷興;賈均紅
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B22F3/14
• 分類號: B22F3/14;B22F1/00;B22F9/04;C22C19/03
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

本發明公開了一種以Cu@Ni核殼結構為潤滑相的寬溫域Ni₃Al基自潤滑復合材料，該復合材料由Cu@Ni核殼結構粉末、Ni₃Al合金粉末、Mo粉制備而成，加入Cu@Ni、Mo粉末的質量分別為Ni₃Al合金粉末總質量的10~20wt.%和10wt.%。Ni₃Al基合金為預機械合金化粉末，其組成及各組分的原子百分含量為：Ni：Al=3:1。本發明還公開了該復合材料的制備方法，復合材料通過真空熱壓燒結技術制備。本發明所述復合材料在室溫至800℃溫度范圍內具有優異的高溫摩擦學性能。本發明所述復合材料適合制作在室溫至800℃范圍使用的軸承、軸襯、滑塊及密封件等部件，在航空航天、核電等領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種以Cu@Ni核殼結構為潤滑相的寬溫域Ni₃Al基自潤滑復合材料及其制備方法。該復合材料適合于制作發動機高溫軸承等運動部件，其工作溫度可以在室溫至800℃范圍。

背景技術

近年來，隨著航空航天、核電、能源動力等高新技術產業的快速發展，對極端苛刻工況（高/低溫、高速、高負載、特殊介質等）下服役材料的減摩耐磨性及長壽命潤滑提出了更高的要求。大多數液體潤滑劑在高溫下往往會因為材料的分解、氧化等原因使其失效而無法正常工作。因此，固體潤滑劑常被用于高溫潤滑材料。常用的MoS₂、石墨、軟金屬以及金屬氧化物等固體潤滑劑僅在較窄的溫度和環境范圍可提供良好的潤滑作用，單一使用時，均不能滿足寬溫域潤滑的要求。

此外，過去的研究重點在于高溫下優異的摩擦學性能，對長壽命潤滑沒有進行系統的研究。Muratore et al.在YSZ-Ag-Mo涂層中添加了TiN層，制備出YSZ–Ag–Mo/TiN多層自適應納米涂層，證明了TiN層能夠較好的阻擋Ag的擴散，使Ag只能夠從磨痕處流出，極大地延長了涂層的使用壽命。利用表面織構技術，在材料表面進行織構化處理，證明了織構圖案的存在不僅可以利用其自身的減摩抗磨機理和填充的固體潤滑劑的協同作用，同時也可以進一步增加材料的使用壽命。然而，涂層本身使用壽命有限以及表面織構會一定程度破壞材料的表面，降低材料的機械性能，從而制約了其在高溫潤滑材料中更為廣泛的應用。最新研究發現，通過核殼結構調控，可有效解決金屬基復合材料中某些潤滑劑流失的問題，延長材料的使用壽命，使其更具有應用價值。同時，核殼結構的設計能夠把滑動摩擦轉變為滾動摩擦，極大地減小了摩擦系數。因此，開發基于核殼結構的高溫固體潤滑材料實現了減摩耐磨及長壽命潤滑一體化，有望滿足高端設備的使用要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以Cu@Ni核殼結構為潤滑相的寬溫域Ni₃Al基自潤滑復合材料及其制備方法，該自潤滑材料將Cu@Ni原位復合在Ni₃Al基體中，制備方法簡單，制備過程中工藝參數容易控制，所得到的自潤滑材料能夠實現室溫至800°C范圍內的寬溫域連續潤滑。

為將本發明目的得以實現，故采取的技術方案為：

一種以Cu@Ni核殼結構為潤滑相的寬溫域Ni₃Al基自潤滑復合材料，它由Cu@Ni核殼結構粉末、Ni₃Al合金粉末、Mo粉制備而成，加入Cu@Ni、Mo粉末的質量分別為Ni₃Al合金粉末總質量的10~20wt.%和10wt.%。

一種以Cu@Ni核殼結構為潤滑相的寬溫域Ni₃Al基自潤滑復合材料的制備方法，它包括如下步驟：

1）Ni₃Al合金粉末，按Ni:Al=3:1，選取Ni粉和Al粉，純度為99.9wt.%，將Ni粉和Al粉行星球磨混合，得到Ni₃Al合金粉末，初始混料的平均粒徑為200~300目。

2）分別按照Ni₃Al合金粉末總質量的10~20wt.%和10wt.%選取上述的Cu@Ni粉和Mo粉，得到配料；