[发明专利]钛铝金属间化合物基自润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛铝金属间化合物基自润滑复合材料，其特征在于所述材料按照质量百分比计由以下组分构成：65‑90％的钛铝金属间化合物；和10‑35％的铜包石墨。本发明还涉及钛铝金属间化合物基自润滑复合材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种钛铝金属间化合物基自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

金属间化合物基自润滑复合材料是将固体润滑剂添加到金属间化合物基体中而形成的同时具有金属间化合物特性和固体润滑性能的复合材料；其中，基体金属间化合物赋予其一定的强度、硬度、耐高温、耐腐蚀和抗氧化等性能。钛铝金属间化合物具有轻质、高比强、高比刚、耐高温和优良的抗氧化性能等优点，被认为是下一代航空航天用轻质耐高温结构材料。但是，在用作工程应用部件时，例如涡轮叶片、排气阀门和发动机轴承等，摩擦系数较高，磨损较大，这对材料和器件的可靠性和稳定性产生影响。

为了改善钛铝金属间化合物的摩擦学性能，可以加入合适的固体润滑剂。中国专利申请CN105112760A公开了一种钛铝金属间化合物基自润滑复合材料，通过在钛铝金属间化合物基体中添加了5-20％的固体润滑剂(氟化铈和二硫化钼，二者质量比为1:0.9-1.1)，采用真空热压烧结法而制备，所述材料其磨损率在0.27-0.38×10^-4mm³N^-1m^-1范围。中国专利申请CN105779825A公开了一种钛铝基自润滑材料，通过在钛铝金属间化合物基体中添加了2-10％的Ti₂AlN纳米颗粒而制备，并显著提高了材料的润滑和抗磨性能。中国专利申请CN104550904A公开了一种钛铝金属间化合物基复合材料，通过在钛铝金属间化合物基体中添加了1-2％的Mo-B-N版状晶体而制备，所述材料的摩擦系数在0.41-0.43之间。但是这些方法的制备成本较高，材料成分复杂、对设备要求较高，所制备的材料硬度和强度也较低，并且润滑性能也没有达到实际应用要求。

因此，仍需要开发在保证润滑性能的基础上提高材料的硬度和强度的新固体润滑材料。

发明内容

本发明提供了一种钛铝金属间化合物基自润滑复合材料，其特征在于所述材料按照质量百分比计由以下组分构成：

65-90％的钛铝金属间化合物；和

10-35％的铜包石墨。

本发明还提供了所述的钛铝金属间化合物基自润滑复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)分别称取钛铝金属间化合物粉末和铜包石墨粉末，通过机械球磨混合均匀；

(2)将步骤(1)的混合物采用放电等离子烧结方法进行烧结处理，烧结后自然冷却至室温，得到钛铝金属间化合物基自润滑复合材料。。

本发明具有如下优点：

本发明通过在钛铝金属间化合物基体中添加铜包石墨，改善了钛铝金属间化合物和石墨的润湿性和结合强度。

本发明采用快速烧结技术，即放电等离子烧结方法，其升温快、烧结时间短，进一步改善了钛铝金属间化合物基自润滑复合材料的硬度和强度。

本发明材料的摩擦系数较低并且稳定，磨损率较低；制备工艺简单，通过配方和工艺的调整，可以调控材料性能。

在本发明中，采用组分铜包石墨粉末，铜的存在既可以避免基体与石墨的反应，又可以与钛铝金属间化合物基体形成过渡层来提高钛铝基体和石墨的润湿性，从而在保证润滑性能的基础上提高材料的硬度和强度。

附图说明

图1为本发明实施例3制备的钛铝金属间化合物基自润滑复合材料在5-15N的摩擦曲线。

具体实施方式