[发明专利]一种润滑相为BaFe12O9的新型20CrMnTi基自润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种润滑相为BaFe₁₂O₉的新型20CrMnTi基自润滑复合材料及其制备方法，包括如下步骤，以质量比为Fe:Cr:Mn:Ti:Si＝97.35：1.22：0.96：0.13：0.34作为20CrMnTi基复合材料的主要成分，选取BaFe₁₂O₉(wt％)为固体润滑相，添加质量分数为20CrMnTi基复合材料总质量的(10.0‑20.0)wt.％；将上述配料置于振动混料机内混合干混，得到烧结配料；将烧结配料采用放电等离子技术进行原位合成，得到一种润滑相为BaFe₁₂O₉的新型20CrMnTi基自润滑复合材料。固体润滑相BaFe₁₂O₉在摩擦磨损的过程中表现出优异的减摩抗磨性能，使得20CrMnTi基自润滑复合材料取得小的摩擦系数和低的磨损率，大大提升了20CrMnTi金属间化合物的摩擦学性能，进一步推动了20CrMnTi材料在航空、航天与汽车等工业领域中的应用。此外，还发现这种新型20CrMnTi基自润滑复合材料制备方法简单快捷，制备过程中工艺参数容易控制，具有很好的应用发展前景。

技术领域

本发明涉及一种润滑相为BaFe₁₂O₉的新型20CrMnTi基自润滑材料及其制备方法。

背景技术

如今的工业技术特别是航空、航天技术的迅速发展以及一些极端工况条件如高温、高载、强辐射等环境下的运动部件对于润滑材料的耐高温、耐磨损等性能有了越来越高的要求。因此，发展固体润滑技术，研发新型的自润滑减摩耐磨材料，以有效地解决传统润滑材料在苛刻工况下的润滑失效问题是势在必行的。20CrMnTi具有高强度和良好的塑形与韧性，良好的稳定性，可靠性高，安全性好特点，已被广泛应用于航空、航天、汽车、冶金与建材等工业领域中，且表现出巨大的发展潜力和迫切需求。【20CrMnTi钢回火组织与性能研究[J].杜树昌兵器材料科学与工程.1994(06)】、冶金工业【20CrMnTi冶炼过程控铝保钛生产实践[J].李玉祥.2015(03)】、汽车工业【消除汽车主动齿轮用钢20CrMnTi中带状组织的研究[J].颜礼功,李增,周晓玲.2006(05)】。因此，如何进一步提高20CrMnTi金属间化合物在苛刻条件下的强度、硬度等机械学性能与摩擦学性能是满足现代工业发展需求的前提条件。为进一步扩大其在工业领域中的应用范围，以BaFe₁₂O₉为润滑相制备一种新型的20CrMnTi基自润滑材料，用于提高20CrMnTi金属间化合物在极端苛刻环境下的摩擦学性能，就显得十分必要而迫切了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种润滑相为BaFe₁₂O₉的新型20CrMnTi基自润滑复合材料及其制备方法。该自润滑复合材料的制备是把20CrMnTi基体粉末与BaFe₁₂O₉固体润滑剂粉末，在放电等离子烧结设备的作用下进行原位合成，得到一种润滑相为BaFe₁₂O₉的新型20CrMnTi基自润滑复合材料。其制备工艺能够保证所制备的20CrMnTi基自润滑复合材料具有良好的摩擦学性能、优良的热学性能等、且制备过程环保无污染、制备工艺参数易控制等。

为制备出一种润滑相为BaFe₁₂O₉的新型20CrMnTi基自润滑复合材料，所采取的制备方案为：

一种新型20CrMnTi基自润滑复合材料，它由Fe粉、Cr粉、Mn粉、Ti粉、Si粉和BaFe₁₂O₉原始粉末制备而成。其中，Fe粉、Cr粉、Mn粉、Ti粉与Si粉为20CrMnTi基体材料的主要组成成分，质量比为97.35：1.22：0.96：0.13：0.34。原始粉末BaFe₁₂O₉为20CrMnTi基自润滑复合材料的固体润滑相，添加质量分数为20CrMnTi基体材料的10.0-20.0wt.％。