一種高強度高耐磨性的高溫自潤滑復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強度高耐磨性的高溫自潤滑復合材料及其制備方法，屬于高溫自潤滑復合材料【技術(shù)領(lǐng)域】。它是由以下原料制成：FeCrWMoV合金粉末、Al2O3+SiC陶瓷粉末、復合造孔劑、Cu3P粉末、石墨粉、復合固體潤滑劑，其制備過程是將FeCrWMoV合金粉末、Al2O3、SiC、TiH2、CaCO3、石墨、Cu3P粉末按照比例混合均勻后，用粉末冶金法燒結(jié)出微孔預制體，然后利用真空浸滲技術(shù)將復合固體潤滑劑浸漬到微孔預制體中，得到高溫自潤滑復合材料。該復合材料不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高溫自潤滑，而且具有高強度、高耐磨性的特點。
【專利說明】一種高強度高耐磨性的高溫自潤滑復合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高溫自潤滑復合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種高強度高耐磨性的高溫自潤滑復合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空航天科學技術(shù)的發(fā)展，在高溫、高速、重載、高真空等極端工況條件下，對提高重要零部件的潤滑性能、使用壽命及安全性能提出了更高的要求。在高溫等極端服役條件下，普通材料已經(jīng)不能滿足剛度、強度及耐磨性等方面的要求，特別是潤滑油、潤滑脂在高溫下因稀釋甚至揮發(fā)而喪失潤滑特性，已不能滿足實際使用要求。研究開發(fā)高溫、高強度、高耐磨自潤滑復合材料，以滿足航空、航天等需要自潤滑領(lǐng)域的工作要求，已成為近年來摩擦學領(lǐng)域研究的熱點。
[0003]傳統(tǒng)上制備高溫自潤滑復合材料的是將固體潤滑劑作為材料的組元直接加入到金屬陶瓷的基體中進行混元燒結(jié)，經(jīng)高溫、高壓真空燒結(jié)得到復合材料。然而在進行真空燒結(jié)過程中，潤滑劑通常因高溫氧化或燒損使得潤滑劑失去潤滑作用。而且，直接在基體中加入潤滑劑會造 成潤滑劑分布不均勻，導致復合材料的強度和耐磨性能的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高強度高耐磨性的高溫自潤滑復合材料及其制備方法。得到的材料不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高溫自潤滑，而且具有高強度、高耐磨性的特點，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種高強度高耐磨性的高溫自潤滑復合材料，其特征是，包括微孔預制體和復合固體潤滑劑；
所述微孔預制體是由以下重量百分比的原料制成:
FeCrWMoV合金粉末 65.5%-78.5%、Al203+SiC 陶瓷粉末 12.5%_18%、復合造孔劑 4%_7.5%、Cu3P粉末4.5%-8%、石墨粉0.5%-1% ;以上各組分的重量百分比之和為100% ；
所述復合固體潤滑劑為Cu、Ag、Y203、CaF2、BaF2中的一種或幾種。
[0006]優(yōu)選的，所述FeCrWMoV合金粉末包括以下組分:C 0.8wt%, Cr 4.0wt%, Mo5.0wt%, W 6.lwt%, V 2.9wt%, Si 0.18wt%, Fe 余量。
[0007]優(yōu)選的，所述復合造孔劑為TiH2、CaCO3中的一種或兩種。
[0008]優(yōu)選的，所述微孔預制體和復合固體潤滑劑的重量比為(90-87): (10-13)。
[0009]本發(fā)明還提供了一種高溫自潤滑復合材料的制備方法，其特征是，包括以下步驟:
首先采用真空熱壓燒結(jié)工藝制備出微孔預制體，然后通過真空壓力浸滲技術(shù)將熔融的復合固體潤滑劑通過網(wǎng)絡互穿的孔徑浸滲到基體中。
[0010]優(yōu)選的，該制備方法包括以下步驟:(1)按照上述的重量百分比稱取原料，將稱取的FeCrWMoV合金粉末、Al203+SiC陶瓷粉末、復合造孔劑、Cu3P粉末和石墨粉置于混料器中混勻后裝入石墨模具中，在500MPa的成型壓力下，用液壓式壓力試驗機進行模壓成型，得到成型試樣；
(2)將成型試樣放入真空熱壓燒結(jié)爐中進行真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1150-1210°C，保溫時間為60min，室溫冷卻后進行開爐取樣，得到微孔預制體；
(3)將微孔預制體放入高溫真空壓力浸滲機的容器內(nèi)，抽真空后將溫度升高到600°C，然后將熔融狀態(tài)的復合固體潤滑劑注入到容器中，持續(xù)30min后，即得高溫自潤滑復合材料。
[0011]優(yōu)選的，所述的微孔預制體的孔隙度為20%-25%。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
(I)本發(fā)明所述的復合材料與摩擦偶件對磨時，在環(huán)境溫度、摩擦應力和摩擦熱的作用下，浸滲在貫通孔隙中的固體潤滑劑產(chǎn)生體積膨脹，被擴散析出到摩擦表面，形成連續(xù)的潤滑膜，從而實現(xiàn)高溫自潤滑的作用。這種潤滑方式改善了以往自潤滑復合材料分布不均勻的問題，同時避免了固體潤滑劑組元對復合材料機械性能的不利影響。
[0013](2)本發(fā)明所述的復合材料在300°C _700°C溫度范圍內(nèi)，具有較低的摩擦系數(shù)，且具有聞的強度和良好的自潤滑功能，在聞溫、聞速、重載、聞真空、聞強度等極端條件的工況要求下，具有較高的研究價值，對降低生產(chǎn)成本，提高使用壽命，具有廣闊的工程應用前景。
【具體實施方式】
[0014]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例，實施例不應視作對本發(fā)明保護范圍的限定。
[0015]下面結(jié)合實例對本發(fā)明做進一步說明:
實施例1:
原料:包括微孔預制體和復合固體潤滑劑；微孔預制體和復合固體潤滑劑的重量比為88:12 ；
微孔預制體是由以下重量百分比的原料制成，見下表1:
【權(quán)利要求】
1.一種高強度高耐磨性的高溫自潤滑復合材料，其特征是，包括微孔預制體和復合固體潤滑劑； 所述微孔預制體是由以下重量百分比的原料制成:
FeCrWMoV合金粉末 65.5%-78.5%、Al203+SiC 陶瓷粉末 12.5%_18%、復合造孔劑 4%_7.5%、Cu3P粉末4.5%-8%、石墨粉0.5%-1% ;以上各組分的重量百分比之和為100% ； 所述復合固體潤滑劑為Cu、Ag、Y203、CaF2、BaF2中的一種或幾種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫自潤滑復合材料，其特征是，所述FeCrWM0V合金粉末包括以下組分:C 0.8wt%, Cr 4.0wt%, Mo 5.0wt%, W 6.lwt%, V 2.9wt%, Si 0.18wt%, Fe 余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫自潤滑復合材料，其特征是，所述復合造孔劑為TiH2、CaCO3中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫自潤滑復合材料，其特征是，所述微孔預制體和復合固體潤滑劑的重量比為(90-87):(10-13)。
5.一種權(quán)利要求1-4所述的高溫自潤滑復合材料的制備方法，其特征是，包括以下步驟: 首先采用真空熱壓燒結(jié)工藝制備出微孔預制體，然后通過真空壓力浸滲技術(shù)將熔融的復合固體潤滑劑通過網(wǎng)絡 互穿的孔徑浸滲到基體中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高溫自潤滑復合材料的制備方法，其特征是，包括以下步驟: (1)按照權(quán)利要求1-4所述的重量百分比稱取原料，將稱取的FeCrWMoV合金粉末、Al203+SiC陶瓷粉末、復合造孔劑、Cu3P粉末和石墨粉置于混料器中混勻后裝入石墨模具中，在500MPa的成型壓力下，用液壓式壓力試驗機進行模壓成型，得到成型試樣； (2)將成型試樣放入真空熱壓燒結(jié)爐中進行真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1150-1210°C，保溫時間為60min，室溫冷卻后進行開爐取樣，得到微孔預制體； (3)將微孔預制體放入高溫真空壓力浸滲機的容器內(nèi)，抽真空后將溫度升高到600°C，然后將熔融狀態(tài)的復合固體潤滑劑注入到容器中，持續(xù)30min后，即得高溫自潤滑復合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高溫自潤滑復合材料的制備方法，其特征是，所述的微孔預制體的孔隙度為20%-25%。
【文檔編號】C22C33/02GK103834866SQ201410081277
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】王硯軍, 韓瑩, 王守仁, 楊麗穎 申請人:濟南大學