本发明专利技术涉及一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法。轴承保持架主要成分包括NiCrAlBNb基体，软合金PbSnAgBiSb与多元复合调控剂。NiCrAlBNb基轴承保持架加工流程为多元板状晶体制备，各层材料设计计算、振动混合、热压成型和样品加工，多层结构复合，材料辊压处理。相比于均匀分布轴承保持架材料，NiCrAlBNb基多层纳米晶复合结构材料在满足轴承保持架材料性能要求的前提下，大大节省了材料使用量，同时多层纳米晶复合结构可以使轴承保持架在高温、高压等工况条件下能替代油、脂实现良好的润滑效果，并具有绿色环保，使用精度高、服役寿命长等优点。
A kind of nicralbnb bearing cage material with multilayer nanocrystalline composite structure and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法
本专利技术涉及一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，属于轴承、保持架等
一项创新性研究，能够代替传统轴承保持架实现高温、高压与高速及其高真空等极端工况下的良好润滑性能。技术背景目前用作轴承保持架合金材料要求具有良好的导热性、优异的耐磨性、较低的摩擦系数，低密度，高强度和大韧性、优良的弹性和刚度以及与滚动体相近的线膨胀系数等。此外保持架还要受到化学介质，如润滑剂、润滑剂添加剂、有机溶剂和冷却剂等的摩擦作用【王黎钦,滚动轴承的极限设计,哈尔滨工业大学出版社,2013.12】。目前轴承保持架材料主要有钢保持架材料、有色金属保持架材料、非金属保持架材料【才家刚，李兴林，王勇等,滚动轴承使用常识第2版,机械工业出版社,2015.03】，在其工作过程中要求轴承滚动体与保持架间要有一层很薄的润滑油膜才能起到良好的润滑效果。然而在实际工作中，温度、载荷等工况与冲击、振动等是导致轴承保持架润滑油膜破坏的主要原因，轻者影响着滚动体与保持架之间直接摩擦学性能，严重时会造成保持架烧伤和断裂，甚至会导致润滑轴承失效。
技术实现思路
针对上述技术不足，本专利技术提供一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，在满足良好的导热性、优异耐磨性、低摩擦，小密度等前提下，一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料在高温、高压等工况下能实现油、脂无法达到的润滑效果，这对于提高保持架使用精度与服役寿命具有潜在的科学价值，也为航空航天、高端制造装备等轴承保持架设计与制备提供了研究方法与技术指导。本专利技术涉及一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，目的是为解决油、脂无法实现润滑的条件下轴承保持架烧伤和断裂问题，所采用技术方案可以描述为如下:一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料，其特征在于它是以基体NiCrAlBNb，软合金PbSnAgBiSb和多元复合调控剂为原料，通过逐层设计、分层配比、逐层制备与叠加成型等工艺流程，制备出一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料。具体的方法包括如下步骤:一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，是以基体NiCrAlBNb，软合金PbSnAgBiSb和多元复合调控剂为原料，通过逐层设计、分层配比、逐层制备与叠加成型等工艺流程，制备出一种以NiCrAlBNb为轴承保持架基体的多层纳米晶结构复合材料。步骤1)中所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料，基体是由Ni、Cr、Al、B、Nb、Si、Co与Y元素组成，各元素质量比为(70-80):(5-16):(4-7):(3-6):(2-4):(0.32-0.46):(0.2-0.4):(0.2-0.5)；软合金PbSnAgBiSb各元素质量比为(30-38):(23-27):(23-28):(15-18):(7-10)。步骤1)中所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料，是由金属基体、摩擦膜过渡层、摩擦膜支撑层与摩擦膜接触层组成，对应各层厚度比为(45-65):(15-23):(10-20):(5-12)。步骤3)所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料其制备方法，金属基体、摩擦膜过渡层、摩擦膜支撑层与摩擦膜接触层组分不同，金属基体为NiCrAlBNb基高温合金；摩擦膜过渡层包括NiCrAlBNb合金，软合金PbSnAgBiSb与多元复合调控剂，质量比为(40-55):(15-20):(25-45)；摩擦膜支撑层包括NiCrAlBNb基体，软合金PbSnAgBiSb与多元复合调控剂，其质量比为(10-15):(10-13):(72-80)；摩擦膜接触层包括NiCrAlBNb合金，软合金PbSnAgBiSb与多元复合调控剂，质量比为(3-5):(40-45):(50-57)。步骤4)中所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，多元复合调控剂在金属基体、摩擦膜过渡层、摩擦膜支撑层与摩擦膜接触层组分中配比不同，在摩擦膜过渡层中包括5-10%陶瓷纤维、11-15%碳纤维、2.5-5.5%玻璃纤维、16-25%纳米白刚玉、11-15%碳化钛、13-16%碳化钽、2-3.1%富勒烯、2-2.5%石墨烯、3-5%二硫化钨与16-25%多层板状晶体；在摩擦膜支撑层中包括6-12%陶瓷纤维、10-17%碳纤维、4.5-8%玻璃纤维、11-15%纳米白刚玉、8.5-12%碳化钛、14.5-17%碳化钽、1-1.6%富勒烯、1-1.3%石墨烯、1.7-2.5%二硫化钨与22-33%多层板状晶体；在摩擦膜接触层包括2.5-9%陶瓷纤维、5-8.2%碳纤维、2.5-5%玻璃纤维、10.5-17%纳米白刚玉、12-20%碳化钛、17-24%碳化钽、3-3.6%富勒烯、3.6-6%石墨烯、4.5-7.5%二硫化钨与21.1-26%多层板状晶体。步骤5)中所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，多层板状晶体材料MoSiCrO制备工艺为按摩尔比(3-4):(2-3):(1-2)分别称取钼酸铵、硅粉与镉粉，将钼酸铵等粉料研磨混合，得到混合均匀、混合料平均粒径为40-45μm板状晶体原始配料；然后采用真空气氛炉烧结，烧结温度为400-470℃、保温时间为5.5-6.5h，保护气体为氩气，在烧结过程中通入氧气量为75-125ml/min，得到一种多层板状晶体MoSiCrO。步骤1)所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，是经过多元板状晶体制备，各层材料设计计算、振动混合、热压成型和样品加工，多层结构叠加烧制和辊压等工艺，得到一种多层复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料。步骤7)中所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，各层材料热压成型过程为按照金属基体、摩擦膜过渡层、摩擦膜支撑层与摩擦膜接触层的成分配比，将混合均匀的各层粉末分别装入热压成型模具，获得金属基体、摩擦膜过渡层、磨擦膜支撑层、摩擦膜接触层片体材料，经样品加工后获得直径为18-28mm复合金属薄片。步骤7)中所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，多层复合结构工艺流程，将步骤8中制得的各层薄片按顺序装入直径为20-30mm石墨模具，设置放电等离子烧结工艺，制备出一种多层结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料。步骤8)中所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，辊压处理工艺为利用陶瓷基滚动体反复作用于摩擦膜接触层，形成纳米晶结构摩擦膜，施加压力为5-10MPa，线速度为2-3m/s，温度为100oC，作用时间为30-50min。与现有的技术相比，本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，其特征在于：它是以基体NiCrAlBNb，软合金PbSnAgBiSb和多元复合调控剂为原料，通过逐层设计、分层配比、逐层制备与叠加成型工艺流程，制备出一种以NiCrAlBNb为轴承保持架基体的多层纳米晶结构复合材料。/n
【技术特征摘要】
1.一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，其特征在于：它是以基体NiCrAlBNb，软合金PbSnAgBiSb和多元复合调控剂为原料，通过逐层设计、分层配比、逐层制备与叠加成型工艺流程，制备出一种以NiCrAlBNb为轴承保持架基体的多层纳米晶结构复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料，其特征在于：基体包括Ni、Cr、Al、B、Nb、Si、Co与Y元素，元素质量比为(70-80):(5-16):(4-7):(3-6):(2-4):(0.32-0.46):(0.2-0.4):(0.2-0.5)；软合金PbSnAgBiS元素质量比为(30-38):(23-27):(23-28):(15-18):(7-10)。
3.根据权利要求1所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料，其特征在于：它是由金属基体、摩擦膜过渡层、摩擦膜支撑层与摩擦膜接触层组成，厚度比为(45-65):(15-23):(10-20):(5-12)。
4.根据权利要求3所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料其制备方法，其特征在于：金属基体、摩擦膜过渡层、摩擦膜支撑层与摩擦膜接触层组分不同，金属基体为NiCrAlBNb基高温合金；摩擦膜过渡层包括NiCrAlBNb合金，软合金PbSnAgBiSb与多元复合调控剂，质量比为(40-55):(15-20):(25-45)；摩擦膜支撑层包括NiCrAlBNb基体，软合金PbSnAgBiSb与多元复合调控剂，其质量比为(10-15):(10-13):(72-80)；摩擦膜接触层包括NiCrAlBNb合金，软合金PbSnAgBiSb与多元复合调控剂，质量比为(3-5):(40-45):(50-57)。
5.根据权利要求1所述的一种多层纳米晶复合结构NiCrAlBNb基轴承保持架材料及其制备方法，其特征在于：多元复合调控剂在各层组分中配比不同，在摩擦膜过渡层中包括5-10%陶瓷纤维、11-15%碳纤维、2.5-5.5%玻璃纤维、16-25%纳米白刚玉、11-15%碳化钛、13-16%碳化钽、2-3.1%富勒烯、2-2.5%石墨烯、3-5%二硫化钨与16-25%多层板状晶体；在摩擦膜支撑层中包括6-12%陶瓷纤维、10-17%碳纤维、4.5-8%玻璃纤维、11-15%纳米白刚玉、8.5-12%碳化钛、14.5-17%碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：马洪儒，曹增志，曹帅涛，卞会涛，王连富，李爱虎，李淦鑫，张文帆，王秋菊，
申请(专利权)人：安阳工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41
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