[发明专利]一种M50基自润滑材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型M50基自润滑材料，主要包括基体材料和润滑相，并以M50钢为基体材料，以含MoS₂和SiO₂的微米球为润滑相，润滑相的质量为基体材料质量的(3.0‑5.0)wt.％。本发明所述的新型M50基自润滑材料具有较低的摩擦系数与磨损率，可以有效提高M50钢的摩擦学性能，且制备方法简便可行，为实现M50基自润滑材料的工业化应用提供了实践基础。

技术领域

本发明涉及一种新型M50基自润滑材料及其制备方法，属于固体自润滑复合材料领域。

背景技术

航空发动机主轴轴承是航空发动机的关键零部件，被认为是航空发动机的心脏，其质量的好坏，是直接影响航空发动机寿命及可靠性的重要因素之一，因此，提高航空发动机主轴轴承的可靠性一直是航空发动机研制生产中的一项十分重要的课题。M50高温轴承钢为我国和世界各国航空发动机主轴轴承的主要用钢，可以长期在315℃下工作，除具有一般轴承钢的特性外，还具有较好的高温尺寸稳定性，高温硬度和高温疲劳性能等。但是随着飞机的不断更新换代，航空发动机轴承的工作环境也更加恶劣，如何降低轴承的摩擦磨损是一个重要的研究内容。

固体材料自润滑技术是解决高温、高压、真空等极端环境下润滑的一种有效方法。刘佐民等研究M50高速钢摩擦磨损机理转变的临界温度，在此临界温度以下，高速钢的磨损量随温度的上升而增大，摩擦系数几乎保持恒定，超过此温度后，由于界面金属膜的呈现，磨损率迅速下降。目前，利用固体自润滑材料来提高M50高温航空轴承钢摩擦磨损性能的研究还鲜见报到。

发明内容

本发明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新型M50基自润滑材料及其制备方法，以含MoS₂和SiO₂微米球为润滑相，具有较低的摩擦系数与磨损率，可以有效提高航空主轴轴承材料M50钢的摩擦学性能，且制备方法简便，制备过程中工艺参数容易控制。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种新型M50基自润滑材料，主要包括基体材料和润滑相，它以M50钢为基体材料，以含MoS₂和SiO₂的微米球为润滑相。

按上述方案，所述润滑相的质量为基体材料质量的(3.0-5.0)wt.％。

按上述方案，所述基体材料M50钢主要包括元素C、Mn、Si、Ni、Cr、Cu、Mo、V和Fe等。优选地，本发明中所述基体材料M50钢中各元素按质量百分比计为：C 0.75-0.85％，Mn≤0.35％，Si≤0.35％，Ni≤0.20％，Cr3.75-4.25％，Cu≤0.20％，Mo 4.00-4.50％，V 0..90-1.10％，以及余量的Fe。最优选地，本发明所述基体材料M50钢中元素C、Mn、Si、Ni、Cr、Cu、Mo、V和Fe质量比值为0.75：0.35：0.30：0.20：4.0：0.15：4.2：1：89.05。

按上述方案，所述含MoS₂和SiO₂的微米球主要组成成分为MoS₂与SiO₂，MoS₂与SiO₂的质量比(3.0-7.0)：(7.0-12.0)。该微米球为具有坚硬外壳的中空球形颗粒，外观为灰色，单颗粒直径为8-15μm，壁厚为其直径的6％-10％。