一种自润滑高熵合金基复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及润滑材料技术领域，尤其涉及一种自润滑高熵合金基复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种自润滑高熵合金基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将Al、Co、Fe、Ni、Ti和B混合后，进行真空电弧熔炼，得到高熵合金块体；采用腐蚀液对所述高熵合金块体进行造孔腐蚀，得到多孔高熵合金；将钼酸钠、硫脲和水混合，得到前驱体溶液；将所述多孔高熵合金置于所述前驱体溶液中依次进行真空浸渍和水热反应，得到所述自润滑高熵合金基复合材料。所述制备方法制备得到的自润滑高熵合金基复合材料兼具良好的力学性能和低摩擦低磨损的性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种自润滑高熵合金基复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及润滑材料
，尤其涉及一种自润滑高熵合金基复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高熵合金是一类具有简单面心立方、体心立方或者密排六方结构的，且由多种金属或者非金属元素组成的新型金属材料。高熵合金特有的高熵效应、迟滞扩散效应、晶格畸变效应和鸡尾酒效应赋予其常规金属材料难以比拟的性能优势，如高强度、高硬度、良好的高温组织结构稳定性和抗高温软化性能以及优异的耐磨性能和耐腐蚀性能。并且高熵合金各主元的含量相近，这使高熵合金的种类选择由相图的边角区域转移到相图的中间区域，极大扩展了高熵合金种类的选择空间。这使高熵合金可以通过特定的元素选择，优化设计其组分以获得指定的性能，满足高熵合金在特殊工况下的应用。从而赋予高熵合金在航空航天、海洋装备、国防军工和轨道交通等尖端科技领域广阔的应用前景。
[0003]目前，高熵合金较高的摩擦系数是限制其作为高端润滑耐磨材料使用的主要瓶颈。通常研究人员将石墨、Ag、BN、CaF2和BaF2等具有自润滑效应的润滑材料与高熵合金粉末混合，借助球磨和热压烧结相结合的方法制备高熵合金基自润滑复合材料，达到降低摩擦系数的目的。但是由于润滑剂的强度和硬度较低，且润滑剂与高熵合金的界面润湿性较差，导致这种通过常规方法制备的自润滑复合材料的力学性能和耐磨性能大幅度下降。此外，纳米尺度的润滑剂表面能较高，在球磨过程中容易发生团聚，导致常规方法制备的自润滑复合材料的整体性能不均一。因此，有待提出新的自润滑高熵合金基复合材料的设计方法并开发出兼具良好力学性能和低摩擦低磨损的新型自润滑高熵合金基复合材料。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种自润滑高熵合金基复合材料及其制备方法和应用。所述制备方法制备得到的自润滑高熵合金基复合材料兼具良好的力学性能和低摩擦低磨损的性能。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种自润滑高熵合金基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将Al、Co、Fe、Ni、Ti和B混合后，进行真空电弧熔炼，得到高熵合金块体；
[0008]采用腐蚀液对所述高熵合金块体进行造孔腐蚀，得到多孔高熵合金；
[0009]将钼酸钠、硫脲和水混合，得到前驱体溶液；
[0010]将所述多孔高熵合金置于所述前驱体溶液中依次进行真空浸渍和水热反应，得到所述自润滑高熵合金基复合材料。
[0011]优选的，所述Al、Co、Fe、Ni、Ti和B的原子比为(1.0～8.0):(10～40):(9～29):(10～40):(2.0～14):(7.0～28)。
[0012]优选的，所述真空电弧熔炼的温度≥2100℃，真空度≤
‑
0.06MPa，时间≥1.5min，
次数≥3次。
[0013]优选的，所述腐蚀液包括体积比为(10～22)：(6～16)：(0.6～5)的盐酸、丙三醇和硝酸；
[0014]所述盐酸的质量浓度为36.0％～38.0％，所述硝酸的质量浓度为65.0％～68.0％。
[0015]优选的，所述钼酸钠、硫脲和水的质量比为(0.1～0.4)：(0.4～1.0)：(40～110)。
[0016]优选的，进行所述造孔腐蚀前，还包括将所述多孔高熵合金进行抛光；
[0017]所述抛光后得到的多孔高熵合金的表面粗糙度≤0.5μm。
[0018]优选的，所述真空浸渍的真空度为
‑
0.08～
‑
0.03MPa，时间为0.5～1.5h。
[0019]优选的，所述水热反应的温度为160～230℃，时间≥20h。
[0020]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的自润滑高熵合金基复合材料，包括多孔高熵合金基体和原位分布于所述多孔高熵合金基体表面和孔隙内的MoS2颗粒。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述自润滑高熵合金基复合材料在润滑领域中的应用。
[0022]本专利技术提供了一种自润滑高熵合金基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将Al、Co、Fe、Ni、Ti和B混合后，进行真空电弧熔炼，得到高熵合金块体；采用腐蚀液对所述高熵合金块体进行造孔腐蚀，得到多孔高熵合金；将钼酸钠、硫脲和水混合，得到前驱体溶液；将所述多孔高熵合金置于所述前驱体溶液中依次进行真空浸渍和水热反应，得到所述自润滑高熵合金基复合材料。本专利技术通过真空电弧熔炼和化学腐蚀相结合的方法制备表面具有多孔微纳结构的高熵合金，然后利用真空浸渍技术使高熵合金表面以及表面的微纳孔隙充满前驱体溶液，通过水热反应在高熵合金表面微纳孔隙内形成原位MoS2，使MoS2颗粒均匀且充实的负载高熵合金表面以及表面的微纳孔隙。与通过常规方法将高熵合金粉末和MoS2粉末直接混合制备的高熵合金基复合材料相比，本专利技术所述的自润滑高熵合金复合材料在保持其原有力学性能的同时，极大的降低了磨损率和摩擦系数，在润滑材料
具有广阔的应用前景。
附图说明
[0023]图1为实施例1中经过真空电弧熔炼得到Al3Co
28
Fe
14
Ni
28
Ti7B
20
高熵合金块体的XRD图；
[0024]图2为实施例1中经过化学腐蚀后得到的表面具有微纳孔隙的多孔高熵合金的SEM图；
[0025]图3为实施例1中水热反应形成的原位MoS2的形貌和成分；
[0026]图4为实施例1所述的自润滑高熵合金基复合材料的SEM图、EDS图和XRD图；
[0027]图5为实施例2中电弧熔炼制备的高熵合金块体的成分；
[0028]图6为实施例2中经过化学腐蚀后得到的表面具有微纳孔隙的多孔高熵合金的SEM图；
[0029]图7为实施例2中水热反应形成的原位MoS2的形貌和成分；
[0030]图8为实施例2所述自润滑高熵合金基复合材料的SEM图和EDS图；
[0031]图9为实施例1所述自润滑高熵合金基复合材料的摩擦系数
‑
时间曲线；
[0032]图10为实施例2所述自润滑高熵合金基复合材料的摩擦系数
‑
时间曲线；
[0033]图11为对比例1所述的表面多孔高熵合金的摩擦系数
‑
时间曲线。
具体实施方式
[0034]本专利技术提供了一种自润滑高熵合金基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0035]将Al、Co、Fe、Ni、Ti和B混合后，进行真空电弧熔炼，得到高熵合金块体；
[0036]采用腐蚀液对所述高熵合金块体进行造孔腐蚀，得到多孔高熵合金；
[0037]将钼酸钠、硫脲和水混合，得到前驱体溶液；
[0038]将所述多孔高熵合金置于所述前驱体溶液中依次进行真空浸渍和水热反应，得到所述自润滑高熵合金基复合材料。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自润滑高熵合金基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将Al、Co、Fe、Ni、Ti和B混合后，进行真空电弧熔炼，得到高熵合金块体；采用腐蚀液对所述高熵合金块体进行造孔腐蚀，得到多孔高熵合金；将钼酸钠、硫脲和水混合，得到前驱体溶液；将所述多孔高熵合金置于所述前驱体溶液中依次进行真空浸渍和水热反应，得到所述自润滑高熵合金基复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Al、Co、Fe、Ni、Ti和B的原子比为(1.0～8.0):(10～40):(9～29):(10～40):(2.0～14):(7.0～28)。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述真空电弧熔炼的温度≥2100℃，真空度≤
‑
0.06MPa，时间≥1.5min，次数≥3次。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述腐蚀液包括体积比为(10～22)：(6～16)：(0.6～5)的盐酸、丙三醇和硝酸；所述盐酸的质量浓度为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟军虎，辛本斌，张爱军，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：