宽温域自润滑VN-Ag制造技术

本发明专利技术一种宽温域自润滑VN‑Ag

【技术实现步骤摘要】
宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷基自润滑复合材料
，更具体地，涉及一种宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着航空航天、核电等高新技术产业的不断发展，越来越多的摩擦副零部件需要在高温、宽温域的苛刻工况下服役，部件相应材料在高温和宽温域内的润滑和耐磨性能受到广泛的关注和研究。因此上述部件在宽温域环境的润滑和耐磨问题成为影响整个系统可靠性和寿命的关键，对其材料的润滑性能提出了越来越高的要求。高性能结构陶瓷的高强度、高硬度、良好的抗氧化性和高温化学稳定性，其作为复合材料的基体可提供良好的承载能力。通常，通过向陶瓷中加入合适的固体润滑剂制备陶瓷基自润滑复合材料，或在温度、压力等作用下生成新的润滑物质来改善其润滑性，从而完成陶瓷基自润滑复合材料的制备，并使其兼备高强度和连续润滑性能。自润滑复合材料常用的润滑剂包括几个体系：一种以Pb、Ag等为代表软金属固体润滑剂，但是制备过程的高温高压导致低熔点金属的溢出，从而较弱或失去润滑作用；另一种以层状固体润滑剂为代表的MoS2和石墨在温度高于400℃易于氧化而失效，导致其无法应用于高温工况；还有一些金属氧化物(如MoO3、CuO、V2O5、TaO和Re2O7等)在较高的温度下具有较低的剪切强度，起到良好的高温润滑作用。但是，在中低温条件下氧化物润滑剂一般易于在摩擦过程中形成脆性磨屑，最终影响复合材料的宽温域润滑性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料及其制备方法，以克服现有技术存在的在高温、宽温域的苛刻工况下服役时现有自润滑复合材料无法达到使用要求的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料，其质量组成为：85-95％的VN粉和5-15％的钼酸银粉；所述钼酸银粉为Ag2MoO4相结构粉末。一种宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料的制备方法，包括步如下骤：1)将85-95％的VN粉和5-15％的Ag2MoO4粉末混合，湿式球磨，干燥、过筛，得混合粉料；2)将混合粉料放入石墨磨具中，进行冷压处理；3)将装有混合粉料的石墨磨具在真空保护下进行热压烧结，得到宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料。作为上述制备方法的进一步改进，步骤2)中球磨过程的球料比为3:1～5:1，球磨转速100～300r/min，球磨时间5～15小时。作为上述制备方法的进一步改进，步骤3)中烧结温度为1500～1700℃，升温速率2～10℃/min，烧结压强10～30MPa，保温时间0.5～1.5h。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：1)本专利技术选择钼酸银和氮化钒组成自润滑复合材料，其中Ag2MoO4在真空烧结过程中分解形成软金属Ag润滑相，与基体间结合紧密，改善了以单质Ag添加过程中润滑相的流失和团聚，中低温润滑性能来自Ag2MoO4分解生成的软金属Ag，高温润滑作用来自于高温摩擦过程中VN-Ag2MoO4复合材料通过摩擦化学反应重新生成的钼酸银和钒酸银润滑剂。2)本专利技术制备的高温自润滑复合材料组织结构均匀，润滑相与基体间结合紧密，解决了添加金属Ag烧结过程中润滑相的流失，在室温至700℃的温度范围内具有优异的自润滑效果和耐磨性。3)本专利技术制备的宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料有效改善了VN陶瓷RT-700℃范围的摩擦磨损性能，如RT、300℃、500℃和700℃的磨损率分别比VN陶瓷降低约71％、70％、73％、72％。4)本专利技术宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料的制备过程相比气相沉积技术具有工艺成熟，设备投入少，成本低等优势，同样还具有材料易获取且成本低，易于进行产量放大，所以本专利技术宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料具有低成本、生产工艺简单、适于规模化生产等优势。5)本专利技术的高温自补偿耐磨材料及设计方法能够满足宽温域条件下润滑与耐磨需求，适用于航空航天、冶金、汽车等领域，作为轴承和密封等高温运动系统部件的加工材料具有广泛的应用前景。附图说明图1所示为本专利技术实施例1中球磨和真空烧结制备宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料物相组成图；图2所示为本专利技术实施例1中球磨和真空烧结制备宽温域自润滑VN-15wt.％Ag2MoO4复合材料微观形貌图；图3所示为本专利技术实施例1中宽温域自润滑VN-15wt.％Ag2MoO4复合材料的不同温度摩擦系数(a)和磨损率测试图(b)。图4至图7是实施例1制得宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料分别在室温、300℃、500℃和700℃条件下的磨痕表面形貌图。图8所示为本专利技术实施例1中宽温域自润滑VN-15wt.％Ag2MoO4复合材料的不同温度磨损区域物相分析结果图。图9是VN-15wt.％Ag复合材料的微观形貌图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将通过实施例和附图对本专利技术进行详细地说明。本专利技术的一个方面提供了宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料，选择合适润滑剂的配比并和VN进行机械混合。其中VN陶瓷具有优异的高温力学性能和耐磨性能；通过添加Ag2MoO4粉末提高材料的润滑性能，其中Ag2MoO4在烧结过程中分解形成的软金属Ag提供了中低温润滑作用，高温摩擦过程中生成的钼酸银和钒酸银提供了高温润滑作用。所述Ag2MoO4在真空烧结过程中分解形成软金属Ag润滑相，与基体间结合紧密，改善了以单质Ag添加过程中润滑相的流失和团聚。本专利技术的另一个方面提供了宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料的制备方法，利用球磨技术进行VN粉末和Ag2MoO4粉末的混合，得到均匀的混合粉末；将混合粉末放入石墨磨具中，在真空保护下采用热压烧结技术制备，得到宽温域连续自润滑复合材料。一种宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料，其质量组成为：所述混合粉末中含有如下重量百分比的原料：85-95％的VN粉和5-15％的钼酸银粉；作为上述的进一步改进，钼酸银粉为Ag2MoO4相结构粉末；一种宽温域镍基自润滑复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)按重量配比称取85-95％的VN粉末和5-15％的的Ag2MoO4粉末，得到原始配料；2)利用行星式球磨机进行原始配料的机械合金化，得到均匀的混合粉末；3)将混合粉末放入石墨磨具中，在真空保护下采用热压烧结技术制备，得到宽温域连续自润滑复合材料。所述的VN粉末为市场采购，平均粒径为15μm；所述Ag2MoO4粉末采用化学合成或市场采购，平均粒径为10μm。作为上述制备方法的进一步改进，步骤2)中球磨过程的球料比为3:1～5:1，球磨转速100～300r/min，球磨时间5～15h。作为上述制备方法的进一步改进，步骤3)中烧结温度为1500～1700℃，升温速率2～10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.宽温域自润滑VN-Ag

【技术特征摘要】
1.宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料，其特征在于：其质量组成为：85-95％的VN粉和5-15％的钼酸银粉；所述钼酸银粉为Ag2MoO4相结构粉末。


2.宽温域自润滑VN-Ag2MoO4复合材料的制备方法，包括步如下骤：
1)将85-95％的VN粉和5-15％的Ag2MoO4粉末混合，湿式球磨，干燥、过筛，得混合粉料；
2)将混合粉料放入石墨磨具中，进行冷压处理；
3)将装有混合粉料的石墨磨具在真空保护下进行热压烧结，得到宽温域自润...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘二勇，杜双明，陈树，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61