專利名稱：含稀土氟化物自潤滑鎳基合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含稀土氟化物鎳基合金及其制備方法，特別涉及到一種含稀土氟化物自潤滑鎳基合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
高溫鎳基合金是發(fā)動(dòng)機(jī)等熱動(dòng)力機(jī)械中的主要結(jié)構(gòu)材料，其高溫力學(xué)和抗氧化性能優(yōu)異，但其摩擦學(xué)性能還不能滿足作為摩擦部件的要求，因此必須對(duì)其摩擦學(xué)性能加以改進(jìn)。改善高溫鎳基合金摩擦學(xué)性能的常用方法是在高溫鎳基合金中添加固體潤滑劑，使其具有自潤滑性。但一般固體潤滑劑的加入會(huì)導(dǎo)致高溫鎳基合金的力學(xué)和抗氧化性能顯著下降，不能得到力學(xué)和摩擦學(xué)性能兼優(yōu)的自潤滑高溫鎳基合金。稀土氟化物或混合稀土氟化物是性能優(yōu)異的高溫固體潤滑劑，稀土元素和氟元素具有提高高溫鎳基合金力學(xué)和摩擦學(xué)性能的雙重作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高強(qiáng)度并可在室溫～600℃條件下使用的含稀土氟化物自潤滑鎳基合金及其制備方法，合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能。
在配方上，本發(fā)明選用鎳-鉻為基體、鉬、鎢等為固溶強(qiáng)化相，稀土氟化物為強(qiáng)化助劑和潤滑相，石墨為低溫潤滑相，構(gòu)成合金的主成分。
一種含稀土氟化物自潤滑鎳基合金，其特征在于重量百分含量組成為鉻12～18％、鉬12～18％、鎢3～5％、鐵3～5％、鈷1～3％，硅0.5～1.5％、錳0.5～1.5％、稀土氟化物1～10％、石墨0～5％、鎳余量。
稀土氟化物選自氟化鈰、氟化鑭、氟化鏑或是它們?nèi)我饨M合的混合物。
本發(fā)明所用的原料為工業(yè)原料，鎳、鉻、鉬、鎢、鐵、鈷、硅、錳的純度大于98％，粒度為20-50μm。
稀土氟化物的純度大于99％，粒度為1-10μm。
石墨的純度大于99％，粒度為10-30μm。
含稀土氟化物自潤滑鎳基合金的制備方法是將鎳、鉻、鉬、鎢、鐵、鈷、硅、錳，稀土氟化物和石墨按比例混合均勻后，裝入石墨模具中在燒結(jié)溫度為1100～1250℃，壓力為8～15MPa，保溫時(shí)間為15～40分鐘條件下燒結(jié)即可得到材料的毛坯。
本發(fā)明的合金采用粉末冶金熱壓燒結(jié)工藝制備，經(jīng)機(jī)械加工后即為不同形狀產(chǎn)品。由此工藝制備的含稀土氟化物自潤滑鎳基合金具有高強(qiáng)度、抗氧化性好和摩擦學(xué)性能優(yōu)異的特點(diǎn)。
按上述配方和工藝制得的含稀土氟化物自潤滑鎳基合金的典型物理、力學(xué)性能與摩擦磨損特征如表1、表2所列。
表1含稀土氟化物自潤滑鎳基合金的物理與機(jī)械性能

表2含稀土氟化物自潤滑鎳基合金的摩擦—溫度特性

由表1和表2可看出，該材料具有優(yōu)異的物理、機(jī)械性能與摩擦磨損性能。如該材料的沖擊韌性高于一般鎳基自潤滑材料或合金，材料在600℃的磨損率比一般鎳基自潤滑材料或合金的低一個(gè)數(shù)量級(jí)。稀土氟化物的加入可以顯著改善鎳基合金在高溫下的強(qiáng)度。按照本發(fā)明的配方和工藝過程制作的實(shí)用部件可在室溫～600℃使用。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1按照表3列出的具體配方，采用粉末冶金熱壓燒結(jié)工藝制備。具體是將將鎳、鉻、鉬、鎢、鐵、鈷、硅、錳，稀土氟化物和石墨按一定比例，裝入混料器中，以30轉(zhuǎn)/分將混合粉混勻，裝入所設(shè)計(jì)的石墨模具中，以燒結(jié)溫度為1100～1250℃，壓力為8～15MPa，保溫時(shí)間為15～40分鐘燒結(jié)成毛坯，加工或不加工，即可進(jìn)行使用。
表3 具體配方(重量百分比含量)


權(quán)利要求
1.一種含稀土氟化物自潤滑鎳基合金，其特征在于重量百分含量組成為鉻12～18％、鉬12～18％、鎢3～5％、鐵3～5％、鈷1～3％，硅0.5～1.5％、錳0.5～1.5％、稀土氟化物1～10％、石墨0～5％、鎳余量。
2.如權(quán)利要求1所說的合金，其特征在于稀土氟化物選自氟化鈰、氟化鑭、氟化鏑或是它們?nèi)我饨M合的混合物。
3.如權(quán)利要求1所說的合金，其特征在于稀土氟化物選自氟化鈰、氟化鑭、氟化鏑或是它們?nèi)我饨M合的混合物。
4.如權(quán)利要求1所說的合金，其特征在于鎳、鉻、鉬、鎢、鐵、鈷、硅、錳的純度大于98％，粒度為20-50μm。
5.如權(quán)利要求1所說的合金，其特征在于石墨的純度大于99％，粒度為10-30μm。
6.如權(quán)利要求1或2所說的合金，其特征在于稀土氟化物的純度大于99％，粒度為1-10μm。
7.如權(quán)利要求1所說合金的制備方法，其特征在于將鎳、鉻、鉬、鎢、鐵、鈷、硅、錳，稀土氟化物和石墨按比例混合均勻后，裝入石墨模具中在燒結(jié)溫度為1100～1250℃，壓力為8～15MPa，保溫時(shí)間為15～40分鐘條件下燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含稀土氟化物自潤滑鎳基合金及制備方法。本發(fā)明選用鎳－鉻為基體、鉬、鎢等為固溶強(qiáng)化相，稀土氟化物為強(qiáng)化助劑和潤滑相，石墨為低溫潤滑相，構(gòu)成合金的主成分。制備的自潤滑鎳基合金具有機(jī)械強(qiáng)度高，抗氧化性好等優(yōu)點(diǎn)，這種含稀土氟化物自潤滑鎳基合金具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，可在室溫至600℃使用。
文檔編號(hào)C22C19/05GK1570170SQ0314735
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者呂晉軍, 王靜波, 薛群基 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所