[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)高韌抗氧化金屬基自潤(rùn)滑復(fù)合材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202011216974.5 | 申請(qǐng)日： | 2020-11-04 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN112322942B | 公開（公告）日： | 2021-11-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 陳明輝;王群昌;王金龍;周文;王福會(huì) | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 東北大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C22C19/07 | 分類號(hào)： | C22C19/07;C22C1/04;B22F1/00;B22F9/04;B22F3/105 |
| 代理公司： | 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234 | 代理人： | 鄭瑤 |
| 地址： | 110169 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 高強(qiáng) 高韌抗 氧化 金屬 潤(rùn)滑 復(fù)合材料 及其 制備 方法 | ||
1.一種高強(qiáng)高韌抗氧化金屬基自潤(rùn)滑復(fù)合材料，其特征在于：按重量百分含量計(jì)，該復(fù)合材料組成如下：
微米鈷合金70～85%；
銀顆粒 8～15%；
納米鈷或鈷合金顆粒 6～20%；
所述微米鈷合金為鈷基高溫合金或者高熵合金，鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于20%，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于13%，原始粉末顆粒度10~100 μm；所述銀顆粒小于100μm；所述納米鈷或鈷合金顆粒小于100nm，且經(jīng)600~900℃預(yù)氧化處理5~30 min；
該復(fù)合材料以鈷合金為基體，銀為低溫自潤(rùn)滑劑，添加的納米鈷或鈷合金顆粒，由于該納米顆粒經(jīng)過預(yù)氧化處理，燒結(jié)時(shí)與鈷合金基體形成金屬/氧化物/金屬三明治結(jié)構(gòu)的界面化學(xué)結(jié)合，提高合金強(qiáng)度，其制備方法包括以下步驟：
（1）納米顆粒預(yù)氧化：納米鈷或鈷合金顆粒在600~900℃溫度范圍內(nèi)預(yù)氧化處理5~30min，粉末顆粒表面鈍化并形成氧化物薄膜；
（2）粉末機(jī)械合金化：按照復(fù)合材料組成配比將鈷合金、銀、納米鈷或者鈷合金顆粒通過行星式球磨混合，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~3%的正庚烷為球磨助劑，轉(zhuǎn)速300～400轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間20～50小時(shí)后烘干，得到混合均勻的合金化粉末；
（3）放電等離子燒結(jié)：將步驟（2）所得復(fù)合粉末經(jīng)放電等離子燒結(jié)后，工藝參數(shù)如下：真空度﹤1×10-2atm；燒結(jié)溫度：1050～1250℃；升溫速度：50～100℃/min；燒結(jié)壓力：25～50MPa；保溫時(shí)間5～20min；隨爐冷卻獲得復(fù)合材料；
復(fù)合材料的性能指標(biāo)如下：致密度≥99%，屈服強(qiáng)度≥700MPa，壓縮強(qiáng)度≥1300MPa，斷裂韌性≥22 MPa；在200～800℃溫度區(qū)間摩擦，平均摩擦系數(shù)為0.20～0.39，磨損量小于4.0×10-5mm3/(Nm)；在200～800℃溫度區(qū)間，該復(fù)合材料的抗氧化等級(jí)為完全抗氧化級(jí)，氧化100 h后，其氧化增重≤0.4mg/cm2。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高韌抗氧化金屬基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，以鈷合金為基體，銀為低溫自潤(rùn)滑劑，添加的納米鈷或鈷合金顆粒，由于該納米顆粒經(jīng)過預(yù)氧化處理，燒結(jié)時(shí)與鈷合金基體形成金屬/氧化物/金屬三明治結(jié)構(gòu)的界面化學(xué)結(jié)合，提高合金強(qiáng)度，具體包括以下步驟：
（1）納米顆粒預(yù)氧化：納米鈷或鈷合金顆粒在600~900℃溫度范圍內(nèi)預(yù)氧化處理5~30min，粉末顆粒表面鈍化并形成氧化物薄膜；
（2）粉末機(jī)械合金化：按照復(fù)合材料組成配比將鈷合金、銀、納米鈷或者鈷合金顆粒通過行星式球磨混合，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~3%的正庚烷為球磨助劑，轉(zhuǎn)速300～400轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間20～50小時(shí)后烘干，得到混合均勻的合金化粉末；
（3）放電等離子燒結(jié)：將步驟（2）所得復(fù)合粉末經(jīng)放電等離子燒結(jié)后，隨爐冷卻獲得復(fù)合材料。
3.如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)高韌抗氧化金屬基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述放電等離子燒結(jié)的工藝參數(shù)如下：
真空度﹤1×10-2atm；
燒結(jié)溫度：1050～1250℃；
升溫速度：50～100℃/min；
燒結(jié)壓力：25～50MPa；
保溫時(shí)間5～20min。
4.按照權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)高韌抗氧化金屬基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述復(fù)合材料的性能指標(biāo)如下：
致密度≥99%，屈服強(qiáng)度≥700MPa，壓縮強(qiáng)度≥1300MPa，斷裂韌性≥22 MPa ；在200～800℃溫度區(qū)間摩擦，平均摩擦系數(shù)為0.20～0.39，磨損量小于4.0×10-5mm3/(Nm)；在200～800℃溫度區(qū)間，該復(fù)合材料的抗氧化等級(jí)為完全抗氧化級(jí)，氧化100 h后，其氧化增重≤0.4mg/cm2。
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