[发明专利]宽温带自润滑镍铬合金基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于自润滑复合材料技术，特别是一种宽温带自润滑镍铬合金基复合材料及其制备方法，解决普通油脂无法实现宽温度范围润滑的问题。

背景技术

轻型高效热引擎和先进推动系统的速度和功率输出较以前有大幅度提高，其中的摩擦部件必须在更高的温度下工作。高温氧化、高的摩擦和剧烈的磨损会导致摩擦学部件很快失效，针对上述问题，国内外学者对此进行了大量的研究，取得了许多研究成果。

例如：1989年公开的发明专利CN1034584A选用镍铌合金作基体，加入适量的钼、铁、活性元素硫及稀土化合物，各组分的质量百分比范围为：Nb：5～30％，Fe：2～30％，Si：～8％，稀土化合物：0.1～1％，其中S以FeS的形式加入，采用中频高温冶炼，铸造成型工艺制备。该合金存在较低温度下摩擦系数较高和较高温度时耐磨性及耐热性差等不足。

1993年公布的发明专利CN1073727A在镍基合金中添加石墨与银作润滑相，各组分的质量百分含量为：Ni：47.1％～65.2％，Cr：6.5％～9.0％，W：3.6％～4.0％，Mo：3.6％～4.0％，Al：2.7％～3.7％，Ti：1.5％～2.1％，B：0.007％～0.01％，Ag：5.0％～18.0％，C：5.0％～17％.采用中频励磁感应加热快速热压法制备了自润滑材料，温度升至1050℃～1300℃，热压压力为7.5～28.0MPa，保温保压时间5～20min，该合金在900～1000℃高温条件下具有良好自润滑性能，但室温条件下摩擦系数较高(0.28～0.30)。

1995年公布的发明专利CN1101681A含硫高温自润滑镍基合金，其成分为C：0-1.2％，Cr：0-20％，Mo：8-25％，Co：3-15％，Fe：5-20％，S：2-8％(wt.)，余量为Ni，采用中频感应熔炼，熔模铸造成型的工艺方法制备，其中S以FeS的形式加入，熔炼温度较高，工艺复杂，成本较高。

1999年公布的发明专利CN1220320A含硫铁基高温自润滑合金，化学成分为(质量分数)：Cr：8.0-24.0％，Mo：6.0-18.0％，Ni：2.0-6.0％，Cu：0-2.0％，S：1.5-5.5％，余量为Fe，采用中频感应熔炼、熔模铸造成型工艺制备，与镍基自润滑合金相比，铁基自润滑合金成本较低，但其室温摩擦系数较高(0.30-0.52)。

2005年公布的发明专利CN03147353.9一种含稀土氟化物自润滑镍基合金，选用镍-铬为基体，钼、钨为固溶强化相，稀土氟化物为强化助剂和润滑相，石墨为低温润滑相。各组分的质量百份含量为Cr：12～18％，Mo：12～18％，W：3～5％，Fe：3～5％，Co：1～3％，Si：0.5～1.5％，Mn：0.5～1.5％，稀土氟化物：1～10％，石墨：0～5％，Ni：余量。制备的自润滑合金具有优异的摩擦学性能，可在室温～600℃使用，但仍存在室温耐磨性差的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在室温～700℃宽温度范围内既具有良好的机械强度又具备良好自润滑性能的镍铬合金基复合材料及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案：一种宽温带自润滑镍铬合金基复合材料，各组分及其质量百分含量分别为Ni：36.8～57.6％，Cr：9.2～14.4％，Mo：9.0～15.0％，Al：2.0～6.0％，Ti：3.0～8.0％，B：0.08％，MoS₂：6.0～15.0％，稀土化合物：2.0～8.0％。

本发明宽温带自润滑镍铬合金基复合材料的稀土化合物为LaF₃、CeO₂或La₂O₃。

一种宽温带自润滑镍铬合金基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将各组分及其质量百分含量分别为Ni：36.8～57.6％，Cr：9.2～14.4％，Mo：9.0～15.0％，Al：2.0～6.0％，Ti：3.0～8.0％，B：0.08％，MoS₂：6.0～15.0％，稀土化合物：2.0～8.0％的粉末在球磨机或研钵中混合均匀；

(2)将步骤(1)的混合粉末冷压成型后放入石墨模具中，在真空热压机上热压成型，即先抽真空至2×10^-5～8×10^-5Pa，充氮气保护，然后升温到1200～1280℃，达到温度后施加正压力12～16MPa，保温保压20～30min。