一种摩擦自适应性高温自润滑合金制造技术

本发明专利技术涉及一种摩擦自适应性高温自润滑合金，该合金材料由下述质量百分含量的组分经球磨混合、热压成型烧结制得：Ni3Al粉20~60%，Ni3Nb粉20~60%，Ag粉10~20%。本发明专利技术以Ni3Al

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦自适应性高温自润滑合金


[0001]本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及一种摩擦自适应性高温自润滑合金。

技术介绍

[0002]Ni3X型金属间化合物是一类具有长程有序晶体结构的金属间化合物，由金属键和共价键组成，既有金属的塑形又有陶瓷的高温强度等优异的特性。Ni3X型金属间化合物合金具有优异的高温结构稳定性、低密度、高温力学性能与抗氧化性能，以及温度
‑
强度的正相关效应（即强度随温度的升高而增加），是最有希望的金属间化合物高温结构材料。
[0003]当前，金属间化合物材料的研究由单一组分发展为多组分，由单相合金向两相或多相合金发展。多组分优化组合的金属间化合物材料能够发挥各自组分的优势，可以获得单一组分金属间化合物材料不具有的综合性能。双相金属间化合物可以改善单一金属间化合物的低韧性、低塑性和低强度，例如，Ni3Al (L12)
‑
Ni3V (D0
22
) 双相金属间化合物在宽温域范围内具有更高的屈服强度、低蠕变率、拉伸强度和拉伸塑性 (Materials Science Forum, 2007, 561
‑
565:375
‑
378, Trans Tech Publications, Ltd.)。多相金属间化合物作为新型高温结构材料具有非常大的应用潜力。然而，金属间化合物材料作为高温运动部件使用时，必然涉及到摩擦磨损问题，其宽温域内高的摩擦系数与磨损率限制了在高温轴承、高温密封等机械动力运动系统中的应用。<br/>[0004]摩擦自适应设计可有效改善材料的高温润滑问题，通过调节自身的摩擦表面成分与结构来适应温度变化，其自适应性行为通过摩擦热和环境热激发材料组分、结构与环境的相互作用形成润滑膜以保持低摩擦性。关于摩擦自适应材料的研究率先由美国空军实验室开展，发展了一系列自适应涂层如VN
‑
Ag（Acta Materialia, 2010,58:5326
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31.）、NbN
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Ag（Surface &amp; Coatings Technology, 2012,206:4316
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21.）和TaN
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Ag涂层（Surface &amp; Coatings Technology, 2013,217:140
‑
6.）等，这些涂层利用材料中的某些元素之间发生复杂的化学反应生成具有高温润滑性能的无机含氧酸盐。有关摩擦自适应材料的国内外公开专利报道很少，如中国专利CN106498393A公开了一种微织构ZrVSiN自适应涂层刀具及其制备工艺，在高温切削过程中，V与空气中的氧气生成了润滑性的V2O5釉质层，提高了涂层的润滑性能。但该自适应性材料的使用形式为涂层，存在膜基结合弱以及使用寿命受限等问题，难以满足高温时机械系统的高可靠和长寿命要求。因此，在涉及高温轴承、高温密封等机械动力运动系统中的应用时，亟需一种兼顾减摩抗磨性能的自适应性高温润滑整体材料，使其通过自适应行为为材料提供持续的高温润滑性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种性能良好的摩擦自适应性高温自润滑合金。
[0006]为解决上述问题，本专利技术所述的一种摩擦自适应性高温自润滑合金，其特征在于：该合金材料由下述质量百分含量的组分经球磨混合、热压成型烧结制得：Ni3Al 粉20~60%，
Ni3Nb 粉20~60%，Ag粉 10~20%。
[0007]所述球磨混合的条件是指磨球为碳化钨球，球料比为2:1~4:1，球磨速度为200~350 r/min，球磨时间为6~10 h。
[0008]所述热压成型烧结的条件是指升温速率为10~20℃/min，真空度为10
‑2~10
‑
1 Pa，烧结温度为1000~1200℃，烧结压力为20~40 MPa，烧结时间为20~100 min，保温保压时间为20~30 min。
[0009]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术选择高温力学性能和抗氧化性能均优异的Ni3Al
‑
Ni3Nb双相金属基合金作为基体，通过添加软金属Ag来改善材料的室温脆性，所制备的合金双相金属间化合物的力学性能高于其他的高温自润滑合金如铜基（700 MPa，Hunan: Central South University Press. 2002.）、锡基（80 MPa，Rare Metal Mat Eng. 2018;47:1854
‑
1859.）和镍基（650 MPa，Tribology. 1996;16:289
‑
97.）合金。
[0010]2、本专利技术的宽温域润滑性能来自于在中低温时摩擦扩散形成的软金属Ag润滑膜，高温摩擦过程中通过摩擦化学反应原位生成的铌酸银润滑膜，通过调整摩擦材料表面的化学组成和物质结构以达到摩擦自适应效果。
[0011]3、本专利技术以Ni3Al
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Ni3Nb双相金属间化合物为基体，Ag为固体润滑剂，通过外界环境的刺激响应，特别是在高温有氧条件下，金属表面非常容易氧化，再加之摩擦应力过程，使其自动调节摩擦表面成分与结构并通过生成具有高温润滑性的AgNbO3物质来适应温度变化。
[0012]4、本专利技术成分简单，烧结工艺简洁，所制备的合金具有良好的宽温域（室温到900 ℃）自润滑抗磨损性能，在高低温、高低载、高低速等苛刻环境下作为机械运动系统的高温关节滑动轴承、高温平面滑动轴承、高温轴衬、高温轴套、高温动密封等材料具有良好的应用前景。
附图说明
[0013]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。
[0014]图1为本专利技术实施例1中合金的物相结构图。
[0015]图2为本专利技术实施例2中合金的物相结构图。
[0016]图3为本专利技术实施例1和实施例2中合金的硬度与温度的关系图。
[0017]图4为本专利技术实施例1和实施例2中合金的室温应力
‑
应变图。
[0018]图5为本专利技术实施例1和实施例2中合金的摩擦系数与温度的关系图。
[0019]图6为本专利技术实施例1和实施例2中合金的磨损率与温度的关系图。
具体实施方式
[0020]一种摩擦自适应性高温自润滑合金：按质量百分含量计，将Ni3Al 粉20~60%、Ni3Nb 粉20~60%、Ag粉 10~20%放入行星式球磨机中，在球料比为2:1~4:1、磨球为碳化钨球、球磨速度为200~350 r/min的条件下干混合6~10 h；结束后放入石墨模具中，并置于真空热压烧结炉中进行热压成型烧结，最后随炉冷却制得。
[0021]其中：热压成型烧结的条件是指升温速率为10~20℃/min，真空度为10
‑2~10
‑
1 Pa，
烧结温度为1000~1200℃，烧结压力为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种摩擦自适应性高温自润滑合金，其特征在于：该合金材料由下述质量百分含量的组分经球磨混合、热压成型烧结制得：Ni3Al 粉20~60%，Ni3Nb 粉20~60%，Ag粉 10~20%。2.如权利要求1所述的一种摩擦自适应性高温自润滑合金，其特征在于：所述球磨混合的条件是指磨球为碳化钨球，球料比为2:1~4:1，球磨速度为200~350 r/min，球磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，朱圣宇，王丹，程军，谈辉，陈娇，孙奇春，陈文元，
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：