一种Mo-12Si-8.5B-Ag宽温域自润滑材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Mo

【技术实现步骤摘要】
一种Mo
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12Si
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8.5B
‑
Ag宽温域自润滑材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及合金
，特别涉及一种Mo
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12Si
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8.5B
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Ag宽温域自润滑材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代工业和高新技术的飞速发展，运动机械零部件的服役环境日益苛刻，用于航空航天发动机、燃气涡轮机和汽车发动机等热端机械部件的服役温度将越来越高，很多机械运动零部件必须赋予摩擦副在宽温域下具有连续稳定的耐磨润滑功能。因此，宽温域工况下机械运动部件的润滑和耐磨问题是影响机械系统可靠性和服役寿命的关键，长效润滑、耐磨和高温防护等问题日益突出，迫切需要开发在常温到高温工况下具有低摩擦抗磨耐磨的高性能材料。
[0003]目前，研发的高温合金虽然具有一定的宽温域自润滑效果，但是仍然存在一些不足：一些合金在高温下能够生成具有自润滑性能的润滑膜，在高温时具有一定的减摩耐磨功效，但这类润滑物质不能在低温服役时产生，导致合金在低温时无法具有自润滑功能，从而造成合金在低温服役时磨损较大，引起合金过早失效。
[0004]高温合金Mo
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12Si
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8.5B的相组成为Mo
ss
+Mo3Si+Mo5SiB2(Mo
ss
为Si、B在Mo中的固溶体)，该合金中，Mo
ss
相为其提供较好的断裂韧性，金属间化合物Mo3Si和Mo5SiB2为其提供较好的抗氧化性能和优越的力学性能。因此，Mo
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12Si
‑
8.5B高温合金具有较好的室温断裂韧性、优越的高温强度、高温抗蠕变和抗高温氧化性能，服役温度可以超过1250℃，被认为是有望取代镍基合金而成为下一代高温合金的候选材料之一。另外，Mo
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12Si
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8.5B在高温时能够生成具有润滑功能的MoO3、SiO2和B2O3等润滑相。可见，兼具粘结相(Moss)、增强相(Mo3Si，Mo5SiB2)和自生润滑相(MoO3，SiO2，B2O3)的Mo
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12Si
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8.5B合金有望用作新型高温自润滑耐磨材料。然而，研究表明，在600℃以下，Mo
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12Si
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8.5B很难形成自润滑减摩耐磨层。因此，仅靠Mo
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12Si
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8.5B氧化自生的润滑相，难以保证Mo
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12Si
‑
8.5B具有从常温到高温的全程减摩耐磨功能。
[0005]因此，开发一种在宽温域范围内具有自润滑功能的合金显得非常重要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种Mo
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12Si
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8.5B
‑
Ag宽温域自润滑材料及其制备方法，以高温合金Mo
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12Si
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8.5B为基体，加入单质Ag，有效改善Mo
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12Si
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8.5B合金从常温到高温的宽温域自润滑性能，实现Mo
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12Si
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8.5B
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Ag在变温工况下服役的连续自润滑。
[0007]本专利技术公开了一种Mo
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12Si
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8.5B
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Ag宽温域自润滑材料，所述材料由Mo、Si、B和Ag粉末混合烧结制成，制成的材料是以Mo
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12Si
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8.5B为基体，Ag以单质形式存在。
[0008]优选的，Mo：Si：B的质量比为94：4：1，Ag的质量分数为0＜m≤15％。加入的Ag的质量分数更优选5％、10％、15％。
[0009]优选的，在有氧600℃以上环境中，Ag与Mo
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12Si
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8.5B表层中的Mo氧化生成具有自
润滑效果的Ag2MoO4和Ag2Mo4O
11
。
[0010]本专利技术还公开了一种Mo
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12Si
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8.5B
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Ag宽温域自润滑材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤一：粉末制备：以Mo、Si、B和Ag粉末为原材料，将四种粉末装入惰性保护性气氛的球磨罐中，采用球磨机高能球磨，使其混合均匀；
[0012]步骤二：烧结制备：将混合粉末装入石墨模具中，采用等离子放电烧结技术(SPS)进行两步法烧结，先在900℃烧结，随后升温到1400℃烧结，最后随炉冷却。
[0013]优选的，惰性保护性气体为氩气。
[0014]优选的，球磨机采用全方位行星式球磨机，球料比为10～20:1，球磨时间为10～40h，球磨转速为300～500r/min。
[0015]优选的，等离子放电烧结在真空中进行，真空度为10
‑2Pa，在900℃烧结时升温速率为150℃/min，压力为40～60MPa，保温时间为5～10min，在1400℃烧结时升温速率为150℃/min，压力为30～45MPa，保温时间为5～10min。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]1、本专利技术通过Mo、Si、B、Ag粉末混合烧结制成以Mo
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12Si
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8.5B为基体，Ag以单质形式存在的材料，一方面，单质Ag是常温(25℃)～600℃范围内的固体润滑剂，另一方面，在有氧600℃以上环境的摩擦过程中，Mo
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12Si
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8.5B表层中的Mo与Ag在空气中氧化生成Ag2MoO4和Ag2Mo4O
11
氧化膜，以及合金表面生成的MoO3、SiO2和B2O3氧化膜，这些复合氧化膜在600℃以上具有优越的自润滑作用，同时也具有良好的抗氧化作用，从而实现合金从室温到高温的全程自润滑。
[0018]2、本专利技术制备的Mo
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12Si
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8.5B
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Ag，在保证Mo
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12Si
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8.5B合金具有优异的高温强度、抗氧化和耐腐蚀性能的前提下，同时又具备优异的宽温域自润滑减摩耐磨性能，拓宽了Mo
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12Si
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8.5B合金材料应用领域，这对保证机械设备及其部件的长期安全稳定运行具有十分重要的意义。
[0019]3、本专利技术制备的Mo
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12Si
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8.5B
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Ag，既可以作为块体合金材料使用，也可以用来在其它运动部件表面构筑自润滑减摩耐磨涂层，这不仅可以保证装备部件拥有优异的机械强度，还能赋予运动部件优良的自润滑耐磨性能。
附图说明
[0020]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Mo
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12Si
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8.5B
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Ag宽温域自润滑材料，其特征在于：所述材料由Mo、Si、B和Ag粉末混合烧结制成，制成的材料是以Mo
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12Si
‑
8.5B为基体，Ag以单质形式存在。2.如权利要求1所述的一种Mo
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12Si
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8.5B
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Ag宽温域自润滑材料，其特征在于：Mo：Si：B的质量比为94：4：1，Ag的质量分数为0＜m≤15％。3.如权利要求1所述的一种Mo
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12Si
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8.5B
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Ag宽温域自润滑材料，其特征在于：在有氧600℃以上环境中，Ag与Mo
‑
12Si
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8.5B表层中的Mo能氧化生成具有自润滑效果的Ag2MoO4和Ag2Mo4O
11
。4.一种如权利要求1
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3任一项所述的Mo
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12Si
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8.5B
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Ag宽温域自润滑材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：粉末制备：以M...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜建辉，张孝璠，汪异，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：