[发明专利]一种碳纤维-碳纳米管增强NiAl基自润滑复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种自润滑复合材料，其特征在于它是以Ag为润滑相，以碳纤维-碳纳米管为增强相的NiAl基自润滑复合材料；润滑相Ag的质量为基体材料质量的（5-10）wt.%，增强相碳纤维-碳纳米管为基体材料的原料体积的（3-5）vol.%；所述NiAl基自润滑复合材料的基体材料中各元素按质量百分比计为：Al 28-32%，Mo 1.5-2.5%，Nb 1-2%，B 0.25-0.75%，Cr 1.75-2.25%，以及余量的Ni。

2.根据权利要求1所述的一种自润滑复合材料，其特征在于所述的碳纤维-碳纳米管的制备方法为：碳纤维首先依次进行除胶、利用电化学阳极氧化法表面改性处理以及催化剂加载，然后再利用化学气相沉积法在碳纤维表面生长碳纳米管。

3.根据权利要求2所述的一种自润滑复合材料，其特征在于所述的碳纤维-碳纳米管的制备方法包括如下步骤：

1）除胶：对碳纤维进行灼烧以除去表面的上浆剂；

2）利用电化学阳极氧化法对步骤1）所得碳纤维进行表面改性：选用NH₄HCO₄溶液作为电解质溶液，电流强度为0.2-0.6A，对应的电化学改性强度为100-200C/g，改性时间为2-5min，然后洗涤烘干；

3）催化剂加载：将步骤2）所得碳纤维浸入浓度为0.5-1.5mol/L的硝酸镍溶液，在室温下浸泡2-4h，烘干；

4）将加载催化剂之后的碳纤维置于化学气相沉积装置中，在保护气氛下加热至400-450℃，然后通入氢气，在400-450℃下保持50-70min还原催化剂前驱体；接着，关闭氢气，通入保护气体并加热至700-800℃，通入水汽和助催化剂噻吩反应20-40min；此后再通入保护气体、水汽、噻吩和CH₄反应50-70min，最后在保护气氛下冷却至室温，得到碳纤维-碳纳米管。

4.权利要求1所述的一种自润滑复合材料的制备方法，其特征在于主要包括如下步骤：

（1）对碳纤维-碳纳米管进行表面镀银；

（2）根据基体材料的组成元素及其含量，称取其组成元素的单质粉末，作为基体材料的原料；并根据基体材料的原料质量的（5-10）wt.%，称取润滑相Ag粉末；根据CF-CNTs为基体材料的原料体积的（3-5）vol.%，称取步骤1）所得表面镀银的CF-CNTs，然后利用固相法或液相法制备CF-CNTs增强金属基自润滑复合材料，并使碳纤维在复合材料中垂直于压力方向择优排布，制备得到碳纤维-碳纳米管增强金属基自润滑复合材料。

5.根据权利要求4所述的一种自润滑复合材料的制备方法，其特征在于表面镀银的工艺包括如下步骤：

1）配制浓度为0.5-1.5mol/L的硝酸银溶液，将碳纤维-碳纳米管浸入硝酸银溶液浸泡2-4h，然后烘干；

2）将步骤1）所得碳纤维-碳纳米管置于化学气相沉积装置中，在保护气氛下加热至400-450℃，关闭保护气氛，通入氢气，在400-450℃下保持50-70min，然后在保护气氛下冷却至室温，得到表面镀银的碳纤维-碳纳米管。