[发明专利]一种高温超导材料在减摩耐磨和润滑方面的用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温超导材料，特指Ag添加高温超导体B₂Si₂CaCu₂O_x(B2212)固体 自润滑复合材料，适用于低温、高载荷、真空、强氧化、强辐射等特殊工况的减摩耐磨和润 滑。

背景技术

在超低温状况下，目前通常所使用的润滑油不能正常工作，目前低温特性最好的润滑油 也只能在-70℃前后使用，在更低温度下因润滑油固化丧失润滑能力而只能采用固体润滑来 实现减摩耐磨的要求，而一些常用的固体润滑剂，例如MoS₂和PTFE在这些极端条件下都存 在着一些问题，例如MoS₂不耐氧化，在氧化气氛和潮湿环境中的润滑能力大幅下降，PTFE 不能承受重载。因此关注极端工况条件下材料的摩擦磨损和润滑问题以及开发新型固体润滑 材料是非常必要的。

B₂Si₂CaCu₂O_x(B2212)属于氧化物陶瓷，耐高温，抗腐蚀，高强度，600℃以上高温表 现出良好的润滑性能，陶瓷脆性和常温下的润滑性能有待改善。有文献报道添加金属Ag、 Pb等不影响YBa₂Cu₃O_7-δ(Y123)的超导电性，同时可以改善陶瓷脆性。由于高温超导材 料YBa₂Cu₃O_7-δ(Y123)的超导转变温度Tc＞90K，液氮温度就可实现超导，液氮是制氧的 副产品，与液氦相比用液氮实现超导，使用成本大幅降低(50倍)，因此研究高温超导材料 的摩擦学特性有很强的理论意义和实用价值，目前国内外关于研究高温超导材料的摩擦学特 性的文章较少，利用Ag添加B₂Si₂CaCu₂O_x固体自润滑复合材料的摩擦学性能的报道还未发 现。

中国专利CN101121605A也公开了一种高温超导材料在耐磨减摩方面的应用，其利用 粉末冶金法制备出高温超导陶瓷YBa₂Cu₃O_7-δ(Y123)基体中添加金属Ag的复合材料，与 其相比，本发明中应用的B₂Si₂CaCu₂O_x高温超导体的超导转变温度要更高，达到96K，更 具有应用价值，而且本发明中所应用的B₂Si₂CaCu₂O_x高温超导体晶体的片层结构更为明显， 在常温和低温条件下较YBa₂Cu₃O_7-δ(Y123)能更有效地降低摩擦系数，并且更稳定，但是 B₂Si₂CaCu₂O_x的制备过程中容易出现杂相，从而影响到超导体的超导性能，这也是本发明需 要解决的一个技术问题。

发明内容

本发明利用粉末冶金法制备出高温超导陶瓷B₂Si₂CaCu₂O_x(B2212)基体中添加金属Ag 的复合材料，该材料不仅具有优良超导性能、机械性能，经摩擦学性能测量表明：银添加高 温超导材料B₂Si₂CaCu₂O_x形成的固体自润滑复合材料能有效的降低摩擦和磨损，是一种良 好的氧化物基固体自润滑剂复合材料。为了提高B₂Si₂CaCu₂O_x的超导电性，减少晶粒间弱 连接，制备银添加B₂Si₂CaCu₂O_x复合材料通常是选用Ag₂O、AgNO₃、或直接用金属银作为 添加剂，以Ag₂O、AgNO₃制备的复合材料中Ag更加均匀分布在基体中，制备工艺复杂， 我们制备上述固体自润滑复合材料直接取Ag粉作为润滑组元。