[发明专利]一种铁铝/硫酸锶钡高温自润滑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Fe₃Al/Ba_0.25Sr_0.75SO₄高温自润滑复合材料及其制备方法，该材料具有良好致密度和高温自润滑性能，在真空、高温、高负荷、无油等苛刻环境下作为自润滑材料具有良好的应用前景。

背景技术

高温是机械运动的最苛刻环境，此时，部件将受到氧化、腐蚀和磨损的交互作用，同时材料的力学性能也会大幅度下降，导致材料加速失效。因此，高温润滑耐磨问题通常是整个系统可靠性和寿命的关键。随着现代工业的迅猛发展，对高性能高温自润滑材料与技术具有巨大的需求。

Fe₃Al基金属间化合物，由于长程有序的特殊结构，使其兼具金属和陶瓷的优良性能，如较高的强度、低的密度、良好的抗氧化性能、优异的抗硫化和碳化性能、良好的高温力学性能，更重要的是其原材料成本低（不含或少含战略性元素Ni和Cr等，仅为不锈钢的1/3）、资源丰富，成为不锈钢以及耐磨和耐蚀合金良好的替代材料，在石油化工、冶金和机械领域用作高温轴承、滑板、轴瓦、控制阀、热交换管和高温结构件等部件具有重要的应用前景。由于Fe₃Al材料优异的高温性能，其非常适合作为高温自润滑材料的基体材料而推广和应用。

Fe₃Al合金材料在无润滑的条件下摩擦系数较高，然而作为运动部件应用就必须对其进行有效的润滑设计。在高温条件下，常规的液体润滑技术很难实施，而表面固体润滑技术又存在寿命问题或者需要不断的补充，在这种极端苛刻条件下最具潜力的润滑方式是自润滑。

关于高温自润滑复合材料已有专利公开报道。中国专利CN102102155A公开了一种镍铝/石墨的自润滑材料，与Al₃O₃配副时，25℃摩擦系数在0.31-0.37，600℃摩擦系数在0.42-0.48，摩擦系数较高。中国专利CN101463439B公开了一种镍铝金属间化合物基高温自润滑复合材料的制备方法，与Si₃N₄配副时，室温至1000℃的摩擦系数小于0.35。中国专利CN1614050A公开了一种纳米晶Fe₃Al材料的制备方法，中国专利CN1187463C公开了一种陶瓷相增强的铁铝金属间化合物的制备方法，这两个发明专利均为铁铝材料作为结构材料，而铁铝材料作为自润滑复合材料还未见公开报道。

发明内容

本发明的目的在于通过加入Ba_0.25Sr_0.75SO₄来改善Fe₃Al材料的高温减摩抗磨性能，制备具有宽温域、良好自润滑性能的Fe₃Al基高温自润滑复合材料，该材料主要适用于制作高温环境下使用的滑动部件。

一种铁铝/硫酸锶钡高温自润滑复合材料，其特征在于该材料包含质量百分数为60～90%的Fe₃Al合金和质量百分数为10～40%的Ba_0.25Sr_0.75SO₄。

所述Fe₃Al合金的组成及其质量百分含量： Fe：79%、Al：16%、Cr：5%。

一种铁铝/硫酸锶钡高温自润滑复合材料的制备方法，其步骤为：将Fe₃Al合金粉末和Ba_0.25Sr_0.75SO₄粉末装入球磨机中干混合得到Fe₃Al/Ba_0.25Sr_0.75SO₄复合粉末，然后将混合后的复合粉末装入石墨模具，置于真空热压烧结炉中进行热压成型烧结，烧结完成后炉冷至室温，得到块体Fe₃Al/Ba_0.25Sr_0.75SO₄高温自润滑复合材料。

所述Fe₃Al合金粉末为雾化合金粉末，其粒径为2～5μm。

所述Ba_0.25Sr_0.75SO₄粉末的粒径为40～70 nm。

所述干混合的时间为4～8小时，球料比为8:1，磨球为WC（碳化钨硬质合金）球，转速为200～300r/min。