一种TiAl基耐高温自润滑复合材料，它的化学成分质量百分比为：Ti3SiC25‑30％，其余为TiAl合金粉末；上述TiAl基耐高温自润滑复合材料的制备方法主要是对上述成分的Ti3SiC2和TiAl合金粉末进行球磨混合均匀，球磨机转速为300‑450r/min，球磨时间为2‑4h；将混合粉末干燥后，装入模具中进行预压成型，对烘干后的预压粉末进行SPS烧结，压力为20‑50MPa，真空度为10‑40Pa，加热到800‑1200℃，保温10‑30min，升温速率为50‑100℃/min，随炉冷却，得到毛坯；将毛坯进行表面处理，得到TiAl基耐高温自润滑复合材料。本发明专利技术耐疲劳、耐冲击、耐高温、承载能力强，而且能实现自润滑性能，降低摩擦系数和磨损量，高温状况下自润滑性能更优异。
A TiAl based high temperature self-lubricating composite material and preparation method thereof
A TiAl based high temperature self-lubricating composite material, its chemical composition quality percentage: Ti3SiC25 30%, for the rest of the TiAl TiAl alloy powder; high temperature resistant self-lubricating composite material preparation method is mainly Ti3SiC2 and TiAl alloy powder on the component of milling mixing, milling speed is 300 450r/min, ball milling time is 2 4H; the mixed powder after drying into die pre pressing on drying after preloading powder sintered by SPS, the pressure of 20 50MPa, vacuum degree of 10 40Pa, heated to 800 1200 C, 10 30min insulation, heating rate was 50 100 C /min with the furnace, cooling, get a blank; the blank surface treatment, TiAl high temperature resistant self-lubricating composite material. The invention has the advantages of fatigue resistance, impact resistance, high temperature resistance and strong bearing capacity, and can achieve self lubrication performance, reduce friction coefficient and wear volume, and has better self lubrication performance under high temperature.
【技术实现步骤摘要】
一种TiAl基耐高温自润滑复合材料及制备方法
本专利技术属于材料
，特别涉及一种润滑复合材料。
技术介绍
TiAl合金的高摩擦系数和磨损量引起了专家的广泛关注，为了改善TiAl合金摩擦磨损性能，史晓亮等人通过添加不同重量百分比的Ti3SiC2和MoS2润滑相制备TiAl基自润滑复合材料(TMC)。研究表明，添加10wt％(Ti3SiC2-MoS2)润滑相的TMC由于摩擦表面产生独特的分层结构具有良好的摩擦学性能[ZhaiW,ShiX,WangM,etal.FrictionandWearPropertiesofTiAl-Ti3SiC2-MoS2CompositesPreparedbySparkPlasmaSintering[J].TribologyTransactions,2014,57(3):416-424.]；章桥新等人提供一种TiAl-石墨烯-Ti3SiC2自润滑复合材料，所制得复合材料纯度高、晶粒细小、致密度高，且具有优良的力学性能和摩擦学性能[章桥新，徐增师，史晓亮，等.一种TiAl-石墨烯-Ti3SiC2自润滑复合材料及其制备方法[P].湖北：CN103882257A,2014-06-25.]；史晓亮等人专利技术一种Ti3SiC2-TiC-石墨烯自润滑复合材料，制备的Ti3SiC2-TiC-石墨烯自润滑复合材料纯度高，材料界面结合强度好，相容性好，且具有优良的力学性能和摩擦学性能[史晓亮,翟文正,徐增师，等.一种Ti3SiC2-TiC-石墨烯自润滑复合材料及其原位合成制备方法[P].湖北：CN103693963A,2014-04-02.]；史晓亮等人专利技术一种含有Ti3SiC2、Ti2AlC和C三元复合润滑相和增强相TiC的TiAl金属间化合物基固体自润滑复合材料。合成的自润滑复合材料致密度高、摩擦学性能好、工艺参数稳定，制备过程快捷简单，易操作[史晓亮,彭美超,章桥新,等.一种TiAl金属间化合物基固体自润滑复合材料及其制备方法[P].湖北：CN102492871A,2012-06-13.]。上述这些烧结体复合材料都在一定程度上改善了复合材料的耐磨性，但综合性能有待提高。随着工业科技快速发展，由于TiAl材料具有高强度、高硬度、轻质、良好蠕变性能等优点，因此被广泛应用于航空航天工程项目中。当TiAl材料发生干摩擦滑动时，产生较大摩擦系数和磨损量，极大地限制了该材料的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种承载能力强、高强度、高硬度、耐高温、在高温状况下自润滑性能优异的TiAl基耐高温自润滑复合材料及制备方法。本专利技术的TiAl基耐高温自润滑复合材料的化学成分质量百分比为：Ti3SiC25-30％，其余为TiAl合金粉末；所述TiAl合金的化学成分质量百分比为：Al粉20-40％、Cr粉1-5％、其余为Ti粉；所述Ti3SiC2粉的粒度为40～200目，TiAl合金粉的粒度为100～300目；上述TiAl基耐高温自润滑复合材料的制备方法：(1)混合粉末的制备对上述成分的Ti3SiC2和TiAl合金粉末进行球磨混合均匀，混料过程在氩气氛围中进行，酒精作为分散剂，添加量为每100g混合粉末加入3-5ml，球料比为2:1，球磨机转速为300-450r/min，球磨时间为2-4h(正反转交替运行，每30分钟交替一次)；(2)预压烘干将混合粉末干燥后，装入模具中进行预压成型，压力为10-25MPa，保压时间为10s，随后将预压粉末烘干；(3)放电等离子烧结(SPS)对步骤(2)预压的粉末进行SPS烧结，压力为20-50MPa，真空度为10-40Pa，加热到800-1200℃，保温10-30min，升温速率为50-100℃/min，随炉冷却，得到毛坯；(4)将步骤(3)所制备的毛坯进行表面磨削、去毛刺处理，得到TiAl基耐高温自润滑复合材料。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、采用TiAl合金作为基体，添加Ti3SiC2作为润滑相丰富润滑机制，改善TiAl合金材料较高干摩擦系数和磨损率的缺陷；2、在TiAl粉末中添加Cr元素，可提高TiAl合金的力学性能，改善TiAl合金脆性缺陷。3、所制备的材料不但具有高强度、高硬度、轻质、良好蠕变性能等优点，而且能实现自润滑性能，降低摩擦系数和磨损量，高温状况下自润滑性能更优异，适用于制作恶劣工况下的自润滑轴承。具体实施方式实施例1按照质量百分比加入粒度为40目的30％Ti3SiC2，其余为粒度300目已烧结的TiAl合金粉末，所述TiAl合金粉末成分的质量百分比为20％Al粉、1％Cr粉、其余为Ti粉，采用行星式球磨机对上述粉料进行均匀球混，混料过程在氩气氛围中进行，酒精作为分散剂，添加量为每100g混合粉末加3ml，球料比2:1，球磨机转速设定为300r/min，球磨时间为1h(正反转交替运行，30分钟交替一次)；将上述混合均匀的粉末干燥后，装入圆柱形模具中进行预压成型，压力为25MPa，保压时间10s，随后将预压块烘干；对烘干的预压块进行SPS烧结，压力为20MPa，真空度10Pa，加热到800℃，保温10min，升温速率为50℃/min，随炉冷却，得到毛坯；将毛坯进行表面磨削、去毛刺处理，得到TiAl基耐高温自润滑复合材料。实施例2按照质量百分比加入粒度为80目的5％Ti3SiC2，其余为粒度300目已烧结的TiAl合金粉末，所述TiAl合金粉末成分的质量百分比为20％Al粉、3％Cr粉、其余为Ti粉，采用行星式球磨机对上述粉料进行均匀球混，混料过程在氩气氛围中进行，酒精作为分散剂，添加量为每100g混合粉末加入5ml，球料比2:1，球磨机转速设定为300r/min，球磨时间为2h(正反转交替运行，30分钟交替一次)；将上述混合均匀的粉末干燥后，装入圆柱形模具中进行预压成型，压力为25MPa，保压时间10s，随后将预压块烘干；对烘干的预压块进行SPS烧结，压力为20MPa，真空度10Pa，加热到1000℃，保温10min，升温速率为80℃/min，随炉冷却，得到毛坯；将毛坯进行表面磨削、去毛刺处理，得到TiAl基耐高温自润滑复合材料。实施例3按照质量百分比加入粒度为80目的20％Ti3SiC2，其余为粒度100目已烧结的TiAl合金粉末，所述TiAl合金粉末成分的质量百分比为20％Al粉、1％Cr粉、其余为Ti粉，采用行星式球磨机对上述粉料进行均匀球混，混料过程在氩气氛围中进行，酒精作为分散剂，添加量为每g混合粉末加入5ml，球料比2:1，球磨机转速设定为400r/min，球磨时间为3h(正反转交替运行，30分钟交替一次)；将上述混合均匀的粉末干燥后，装入圆柱形模具中进行预压成型，压力为10MPa，保压时间10s，随后将预压块烘干；对烘干的预压块进行SPS烧结，压力为20MPa，真空度10Pa，加热到1200℃，保温20min，升温速率为50℃/min，随炉冷却，得到毛坯；将毛坯进行表面磨削、去毛刺处理，得到TiAl基耐高温自润滑复合材料。实施例4按照质量百分比加入粒度为100目的30％Ti3SiC2，其余为粒度300目已烧结的TiAl合金粉末，所述TiAl合金粉末成分的质量百分比为30％Al粉、5％Cr粉、其余为Ti粉，采用行星式球磨机对上述粉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种TiAl基耐高温自润滑复合材料，其特征在于：它的化学成分的质量百分比为：Ti3SiC2 5‑30％，其余为TiAl合金粉末。
【技术特征摘要】
1.一种TiAl基耐高温自润滑复合材料，其特征在于：它的化学成分的质量百分比为：Ti3SiC25-30％，其余为TiAl合金粉末。2.根据权利1所述的TiAl基耐高温自润滑复合材料，其特征在于：所述TiAl合金粉末的化学成分的质量百分比为：Al20-40％、Cr1-5％、其余为Ti。3.根据权利1所述的TiAl基耐高温自润滑复合材料，其特征在于，所述材料Ti3SiC2的粒度为40～200目；TiAl合金的粒度为100～300目。4.权利要求1的TiAl基耐高温自润滑复合材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：(1)混合粉末的制备对上述成分的Ti3SiC2和TiAl合金粉末进行球磨混合均匀，混料过程在氩...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹芹，关勇，罗文奇，李晓普，赵玉成，李艳国，王明智，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13
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