【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种分别以sn-ag-cu和ti3alc2为润滑相和增强相的多层结构的ni3al基自润滑涂层及其制备方法。
技术介绍
1、大多数机械系统在接触的过程中都存在摩擦磨损问题。航空、航天、核工程、能源动力等高新技术产业的飞速发展对高温、宽温域、重载等苛刻工况下服役材料的润滑性能提出越来越高的要求。高温固体自润滑涂层能够在高温环境为摩擦副界面提供高性能的固体润滑膜，解决了高温环境下传统润滑油脂失效的问题，确保摩擦副在高温环境中可靠工作，并降低了能量损耗，近年来成为摩擦学领域研究的热点问题之一，并得到了快速发展。
2、ni3al金属间化合物作为一种高温结构材料，因具有熔点高、抗蠕变强度大、耐腐蚀及高温抗氧化性能强等特点，已被广泛应用于航空、冶金、机械、建材等领域。但ni3al金属间化合物的室温塑性低、断裂韧性差，这些特点限制了其在工业上的应用。因而，如何进一步提高ni3al金属间化合物在苛刻条件下的摩擦学性能来满足工业使用的要求变得非常重要。通过材料复合技术可有效提高合金的强度以及耐磨性，然而传统的增强颗粒与al基体存在润湿性较差，摩擦学性能的提升明显不足等问题。因此，新型增强相的设计与开发已经成为进一步提高ni3al合金摩擦学性能的关键因素之一。
3、一般而言，材料表面的耐磨性与其硬度属性呈现正相关关系。基于此，为了获得优异的耐磨性能，研究人员致力于制备高硬度的耐磨涂层。然而，由于硬质涂层存在内应力高、疲劳裂纹萌生等诸多问题限制了涂层厚度及服役寿命。针对我国节能增效、减排环保的经济和社会发展要求，对
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种分别以sn-ag-cu和ti3alc2为润滑相和增强相的多层结构的ni3al基自润滑涂层及其制备方法，有效地发挥润滑相sn-ag-cu合金和增强相ti3alc2的减摩耐磨效应，从而降低材料在滑动过程中的摩擦系数和磨损率，使制备的ni3al基自润滑涂层具有稳定优良的摩擦学性能。
2、本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
3、一种多层结构的ni3al基自润滑涂层，其由顶层至底层依次为硬涂层、软涂层、硬涂层和软涂层(软硬交替沉积2次)，以顶层硬涂层作为与对磨副的接触面；各层均以ni3al合金为基体，以sn-ag-cu合金和ti3alc2为润滑相和增强相；其中，硬涂层所含sn-ag-cu合金和ti3alc2的质量分别为ni3al合金的7.0-9.0wt.％和10.0-12.0wt.％，软涂层所含sn-ag-cu合金和ti3alc2的质量分别为ni3al合金的9.0-11.0wt.％和8.0-10.0wt.％。
4、按上述方案，所述多层结构的ni3al基自润滑涂层的总厚度为600-800μm，其中硬涂层和软涂层的厚度均为150-200μm。
5、按上述方案，基体材料ni3al合金主要包括元素ni、al、mo和cr等。优选地，本专利技术中基体材料ni3al合金中各元素按质量百分比计为：al 8.0-8.5％，mo 6.5-7.0％，cr5.5-6.0％，zr 0.2-0.3％，b 0.03-0.05％，以及余量的ni。
6、按上述方案，所述sn-ag-cu合金中元素sn、ag、cu的质量比值为(55-60)：(25-35)：(10-15)。
7、本专利技术由含sn-ag-cu和ti3alc2的ni3al基球形粉末通过超声振动辅助激光熔覆的方法在1cr18ni9ti不锈钢表面制备软硬交替的多层结构的ni3al基自润滑涂层。具体制备方法如下：选取含sn-ag-cu和ti3alc2的ni3al基球形粉末，加入到送粉设备中，采用超声振动辅助激光熔覆工艺将其在激光的高温下烧结为金属液，然后通过逐层叠加的方式，从底层至顶层分别制备软涂层、硬涂层、软涂层和硬涂层，软硬交替沉积2次，从而得到分别以sn-ag-cu和ti3alc2为润滑相和增强相的多层结构的ni3al基自润滑涂层。其中，送粉设备的粉末输出方式为同轴送粉；激光熔覆工艺为：激光功率2.0-2.2kw，光斑直径1.5-2.0mm，扫描速度400-500mm/min，送粉速度20-25g/min；超声振动的特征参数为：超声频率20-25khz，振幅15-20μm。
8、上述方案中，所述含sn-ag-cu和ti3alc2的ni3al基球形粉末采用气体雾化技术制取得到，其制备方法主要包括如下步骤：
9、1)按ni3al基合金中各元素质量百分比选取ni粉、al粉、mo粉和cr粉等作为基体原料粉末；按sn-ag-cu合金中元素的质量比选取sn粉、ag粉和cu粉作为sn-ag-cu合金原料粉末；分别按基体原料粉末总重量的(7.0-11.0)wt.％和(8.0-12.0)wt.％，分别选取sn-ag-cu合金原料粉末和三元层状陶瓷ti3alc2粉末作为润滑相和增强相；将基体粉末、润滑相和增强相粉末充分混合；
10、2)将步骤1)所得充分混合后的粉末在惰性气体的保护下进行熔化，得到熔融合金液；
11、3)将熔融合金液进行雾化，雾化所得熔滴冷却凝固后形成球形金属粉末，即为所需的含sn-ag-cu和ti3alc2的ni3al基球形粉末。
12、上述方案中，步骤1)所述的粉末混合，采用振动混料；其中，振动频率为45-55hz，振动力为11000-12000n，振荡时间为30-40min。
13、上述方案中，步骤2)所述惰性气体优选氮气等，充入惰性气体前，预先抽真空至真空度为<0.06mpa；充入惰性气体后，其中含氧量<100ppm。
14、上述方案中，步骤2)中所述熔化的温度为1050-1150℃，保温时间25-35min。
15、上述方案中，步骤3)中雾化的具体方法为：首先启动雾化转盘，待雾化器运转正常后，打开放液阀将熔融合金液放入雾化转盘上，使旋转盘处于高速旋转状态，在雾化器中将熔融合金液进行雾化。其中，旋转盘转速为30000-40000r/min；熔融合金液流量1.0-1.4kg/min。
16、上述方案中，步骤3)所需的含sn-ag-cu和ti3alc2的ni3al基球形粉末进行筛选，粒径优选控制在53-105μm范围内。
17、本专利技术所得分别以sn-ag-cu和ti3alc2为润滑相和增强相的多层结构的ni3al基自润滑涂层经摩擦实验，结果表明其在摩擦磨损过程中体现出优良的摩擦学性能，摩擦系数较小(平均值约0.18-0.21)，磨损率为(2.1-2.4)×10-5mm3n-1m-1。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
19、1、多层结构的ni3al基自润滑涂层中，硬涂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多层结构的Ni3Al基自润滑涂层，其特征在于它由顶层至底层依次为硬涂层、软涂层、硬涂层和软涂层，以顶层硬涂层作为与对磨副的接触面；各层均以Ni3Al合金为基体，以Sn-Ag-Cu合金和Ti3AlC2为润滑相和增强相；其中，硬涂层所含Sn-Ag-Cu合金和Ti3AlC2的质量分别为Ni3Al合金的7.0-9.0wt.％和10.0-12.0wt.％，软涂层所含Sn-Ag-Cu合金和Ti3AlC2的质量分别为Ni3Al合金的9.0-11.0wt.％和8.0-10.0wt.％。
2.根据权利要求1所述的一种多层结构的Ni3Al基自润滑涂层，其特征在于多层结构的Ni3Al基自润滑涂层的总厚度为600-800μm，其中硬涂层和软涂层的厚度均为150-200μm。
3.根据权利要求1所述的一种多层结构的Ni3Al基自润滑涂层的制备方法，其特征在于它由含Sn-Ag-Cu和Ti3AlC2的Ni3Al基球形粉末采用超声振动辅助激光熔覆的方法制备而成；所述含Sn-Ag-Cu和Ti3AlC2的Ni3Al基球形粉末，粒径在53-105μm范围内，由Ni3Al、Sn-Ag-C
4.根据权利要求3所述的一种多层结构的Ni3Al基自润滑涂层的制备方法，其特征在所述含Sn-Ag-Cu和Ti3AlC2的Ni3Al基球形粉末的制备方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种多层结构的Ni3Al基自润滑涂层的制备方法，其特征在于高温熔化工艺为：真空度<0.06MPa，环境含氧量<100ppm，熔化的温度1050-1150℃，保温时间25-35min。
...【技术特征摘要】
1.一种多层结构的ni3al基自润滑涂层，其特征在于它由顶层至底层依次为硬涂层、软涂层、硬涂层和软涂层，以顶层硬涂层作为与对磨副的接触面；各层均以ni3al合金为基体，以sn-ag-cu合金和ti3alc2为润滑相和增强相；其中，硬涂层所含sn-ag-cu合金和ti3alc2的质量分别为ni3al合金的7.0-9.0wt.％和10.0-12.0wt.％，软涂层所含sn-ag-cu合金和ti3alc2的质量分别为ni3al合金的9.0-11.0wt.％和8.0-10.0wt.％。
2.根据权利要求1所述的一种多层结构的ni3al基自润滑涂层，其特征在于多层结构的ni3al基自润滑涂层的总厚度为600-800μm，其中硬涂层和软涂层的厚度均为150-200μm。
3.根据权利要求1所述的一种多层结构的ni3al基自润滑涂层的制备方法，其特征在于它由含sn-ag-cu和ti3alc2的ni3al...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。