一种高熵合金基自润滑含油轴承材料制造技术

本发明专利技术涉及一种高熵合金基自润滑含油轴承材料，该材料由构成骨架的高熵合金粉末和均匀填充在骨架中的固体润滑剂粉末先于保护气氛下烧结成孔隙含量为5~45%的制品，然后于真空或加热状态下完全浸入润滑油即得。本发明专利技术自润滑含油轴承材料克服了常规含油轴承力学性能和摩擦学性能之间难以平衡的矛盾，具有摩擦系数低、耐磨性好、承载高、噪音小、寿命长、可靠性高和加工性能良好等优点，在高速、重载和强冲击等苛刻工况下具有良好的自润滑性能和力学性能，且不会发生破碎和断裂，可制造成含油轴承用于工程机械、航空航天、武器装备、汽车、机床、电机、计算机和家用电器等领域。

A High Entropy Alloy-based Self-lubricating Oily Bearing Material

The present invention relates to a high-entropy alloy-based self-lubricating oil-bearing material, which consists of high-entropy alloy powder and solid lubricant powder uniformly filled in the framework, sintered into a product with 5-45% pore content in a protective atmosphere, and then completely immersed in lubricating oil under vacuum or heating conditions. The self-lubricating oil-bearing material overcomes the contradiction between the mechanical properties and Tribological Properties of conventional oil-bearing, has the advantages of low friction coefficient, good wear resistance, high bearing capacity, low noise, long service life, high reliability and good processing performance, and has good self-lubricating performance and mechanical properties under the harsh conditions of high speed, heavy load and strong impact, and will not. It can be used in engineering machinery, aerospace, weapons and equipment, automobile, machine tools, motors, computers and household appliances.

【技术实现步骤摘要】
一种高熵合金基自润滑含油轴承材料
本专利技术涉及含油轴承领域，尤其涉及一种高熵合金基自润滑含油轴承材料。
技术介绍
含油轴承能够利用自身的多孔结构含浸大量润滑油，当与轴产生相对运动时润滑油由多孔结构中渗出，产生润滑和支撑轴的作用，能够在无油或贫油润滑的工况下提供良好而可靠的润滑，无需供油便能够长时间使用，因而被广泛应用于工程机械、航空航天、武器装备、纺织机械、食品机械、制药机械、计算机和家用电器等领域。根据基体材料的不同，目前广泛应用的含油轴承可分为聚合物基、铝基、铜基和铁基等三大类。其中，基体主要起支撑负荷和抗磨的作用，多孔结构中含浸的润滑油主要起润滑作用。为进一步改善含油轴承的减摩抗磨性能和使用寿命，部分含油轴承中还会添加一定量的固体润滑剂，如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯和硫化锌等。固体润滑剂的添加能够在无油润滑的情况下提供可靠的减摩抗磨作用，使含油轴承具有更好的摩擦学性能和更长的使用寿命。为了获得良好的减摩抗磨性能，含油轴承中通常需要保持大量的多孔结构和添加大量的固体润滑剂，然而，其中的多孔结构和添加的固体润滑剂难以避免对其力学性能具有破坏作用，使其在高速、重载和强冲击等苛刻工况下容易发生断裂、破碎和严重变形等灾难性的后果。因此，含油轴承的力学性能和摩擦学性能之间存在相互对抗的矛盾，如何获得兼具良好力学性能和摩擦学性能的高性能含油轴承是该领域的技术瓶颈之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种兼具良好力学性能、润滑性能和抗磨性能的高熵合金基自润滑含油轴承材料。为解决上述问题，本专利技术所述的一种高熵合金基自润滑含油轴承材料，其特征在于：该材料由构成骨架的高熵合金粉末和均匀填充在骨架中的固体润滑剂粉末先于保护气氛下烧结成孔隙含量为5~45%的制品，然后于真空或加热状态下完全浸入润滑油即得；所述固体润滑剂粉末的体积百分含量为0~45%。所述高熵合金粉末的粒径为5~150μm，其成分为CoCrFeNiMox，其中x=0.05~0.5，Co、Cr、Fe和Ni四种元素的原子百分比为接近等原子比，即Co:Cr:Fe:Ni=0.7~1.3:0.7~1.3:0.7~1.3:0.7~1.3。所述固体润滑剂粉末是指石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯和硫化锌中的一种或几种，其粒径为2~120μm。所述保护气氛是指真空、氢气、氩气、氮气中的任意一种。所述烧结方法是指热压烧结方法或无压烧结方法。所述热压烧结的条件是指烧结压力为0.2~10MPa，烧结温度为900~1300℃，烧结保温时间为5~240min，升温速率为30~300℃/min。所述无压烧结方法是指首先应用模具预压成型，然后在无压烧结炉中烧结成型，烧结温度为900~1300℃，烧结保温时间为30~240min，升温速率为2~15℃/min。所述润滑油是指聚α烯烃PAO系列润滑油、常规机油、发动机润滑油、齿轮油、锭子油和气缸油中的任意一种。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术开创性地采用高熵合金作为多孔含油轴承的基体材料，而由于高熵合金基体材料良好的力学性能，使其在保持大量孔隙和添加大量固体润滑剂的同时具有良好的强韧性，从而克服了常规含油轴承力学性能和摩擦学性能之间难以平衡的矛盾。2、本专利技术自润滑含油轴承材料具有摩擦系数低、耐磨性好、承载高、噪音小、寿命长、可靠性高和加工性能良好等优点，在高速、重载和强冲击等苛刻工况下具有良好的自润滑性能和力学性能，且不会发生破碎和断裂，可制造成含油轴承用于工程机械、航空航天、武器装备、汽车、机床、电机、计算机和家用电器等领域。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1为本专利技术孔隙率为15%的CoCrFeNiMo0.2高熵合金基自润滑含油轴承材料显微组织的光学显微照片。图2为本专利技术孔隙率为15%的CoCrFeNiMo0.2高熵合金基自润滑含油轴承材料与GCr15轴承钢球在室温下对摩时的摩擦系数。图3为本专利技术孔隙率为30%的CoCrFeNiMo0.1高熵合金基自润滑含油轴承材料显微组织的光学显微照片。图4本专利技术孔隙率为30%的CoCrFeNiMo0.1高熵合金基自润滑含油轴承材料与GCr15轴承钢球在室温下对摩时的摩擦系数。图5为本专利技术孔隙率为15%，同时添加了体积分数为15%的固体润滑剂石墨的CoCrFeNiMo0.05高熵合金基自润滑含油轴承材料显微组织的光学显微照片。图6为本专利技术孔隙率为15%，同时添加了体积分数为15%的固体润滑剂石墨的CoCrFeNiMo0.05高熵合金基自润滑含油轴承材料与GCr15轴承钢球在室温下对摩时的摩擦系数。具体实施方式实施例1一种高熵合金基自润滑含油轴承材料，该材料由构成骨架的高熵合金粉末CoCrFeNiMo0.2和均匀填充在骨架中的固体润滑剂粉末先于保护气氛下烧结成孔隙含量为15%的制品，然后于加热状态下完全浸入润滑油即得。其中：固体润滑剂粉末的体积百分含量为0%。具体方法如下：⑴定量量取球形CoCrFeNiMo0.2高熵合金粉末，高熵合金的粉末粒径为5~75μm，纯度高于99.5%。⑵根据高熵合金粉末的理论密度计算出高熵合金的体积，然后计算出加入15%孔隙的多孔高熵合金的体积。⑶采用可控轴向位移的放电等离子热压烧结炉，将原料粉末装入石墨模具进行烧结，根据多孔高熵合金的体积计算出轴向压头的位移量。⑷在真空环境中烧结，设定升温速率为100℃/min，烧结温度为1100℃，烧结保温时间为5min，烧结压力为10MPa，烧结完成后随炉冷却。⑸取出样品，表面打磨抛光，采用光学显微镜观察其显微组织，结果如图1所示，可见该材料为多孔结构，孔隙率为15%，与设计值一致。⑹在加热状态下浸入聚α烯烃PAO-4润滑油，加热温度110℃，浸油时间为6~10小时，保证润滑油完全浸入到材料的多孔结构中即可。采用SRV-4摩擦试验机测试其摩擦学性能，与GCr15钢球配副，载荷为50N，测试时间为30min，滑动距离为1.0mm，其摩擦系数如图2所示，平均值为0.09，其磨损率为1.2×10-7mm/N.m，可见具有良好的摩擦学性能。采用硬度计和万能材料试验机测试其力学性能，该高熵合金基多孔含油自润滑轴承材料的硬度为120HB，屈服强度353MPa，断裂韧性23MPa.m0.5,可见其具有良好的强韧性。实施例2一种高熵合金基自润滑含油轴承材料，该材料由构成骨架的高熵合金粉末CoCrFeNiMo0.1和均匀填充在骨架中的固体润滑剂粉末先于保护气氛下烧结成孔隙含量为30%的制品，然后于真空状态下完全浸入润滑油即得。其中：固体润滑剂粉末的体积百分含量为0%。具体方法如下：⑴定量量取不规则形状的CoCrFeNiMo0.1高熵合金粉末，其粉末粒径为70~150μm，纯度高于99.8%。⑵根据该高熵合金粉末的理论密度计算出高熵合金的体积，然后计算出加入30%孔隙的多孔高熵合金的体积。⑶采用可控轴向位移的常规热压烧结炉，将原料粉末装入石墨模具进行烧结，根据多孔高熵合金的体积计算出轴向压头的位移量。⑷在真空环境中烧结，设定升温速率为30℃/min，烧结温度为1250℃，烧结保温时间为120min，烧结压力为0.2MPa，烧结完成后随炉冷却。⑸取出样品，表面打磨抛光，采用光学显微镜观察其显微组织，结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高熵合金基自润滑含油轴承材料，其特征在于：该材料由构成骨架的高熵合金粉末和均匀填充在骨架中的固体润滑剂粉末先于保护气氛下烧结成孔隙含量为5 ~ 45%的制品，然后于真空或加热状态下完全浸入润滑油即得；所述固体润滑剂粉末的体积百分含量为0 ~ 45%。

【技术特征摘要】
1.一种高熵合金基自润滑含油轴承材料，其特征在于：该材料由构成骨架的高熵合金粉末和均匀填充在骨架中的固体润滑剂粉末先于保护气氛下烧结成孔隙含量为5~45%的制品，然后于真空或加热状态下完全浸入润滑油即得；所述固体润滑剂粉末的体积百分含量为0~45%。2.如权利要求1所述的一种高熵合金基自润滑含油轴承材料，其特征在于：所述高熵合金粉末的粒径为5~150μm，其成分为CoCrFeNiMox，其中x=0.05~0.5，Co、Cr、Fe和Ni四种元素的原子百分比为接近等原子比，即Co:Cr:Fe:Ni=0.7~1.3:0.7~1.3:0.7~1.3:0.7~1.3。3.如权利要求1所述的一种高熵合金基自润滑含油轴承材料，其特征在于：所述固体润滑剂粉末是指石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯和硫化锌中的一种或几种，其粒径为2~120μm。4.如权利要求1所述的一种高熵合金基自润滑含油轴承材料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱军，孟军虎，韩杰胜，苏博，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62