[发明专利]一种MAX相增强镍基高温润滑复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种MAX相增强镍基高温润滑复合材料的制备方法及其应用，将Ti粉、Si粉和TiC粉进行机械混合，用粉末冶金的方法制备出疏松的块体Ti₃SiC₂陶瓷，然后对制备的疏松块体Ti₃SiC₂陶瓷进行破碎和球磨处理，获得Ti₃SiC₂陶瓷粉末；随后将筛后的Ti₃SiC₂粉末与NiAl粉末进行机械混合，压坯成型，最后通过热压烧结制备出块体NiAl‑Ti₃SiC₂复合材料，块体NiAl‑Ti₃SiC₂复合材料中NiAl和Ti₃SiC₂的相含量分别为60～90％和10～40％。本发明采用粉末冶金的方法制备NiAl复合高温润滑材料，在复合材料中热压烧结合成自润滑性能优于石墨和MoS₂的Ti₃Si₂C相陶瓷，同时由于NiAl合金具有优异的耐腐蚀和耐磨损性能，并且具有良好的结合性，因此选择NiAl合金粉为复合材料的基体。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种新型MAX相增强镍基高温润滑复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

伴随着现代工业技术的迅速发展，特别是空间技术、航空工业的发展，传统润滑油脂已无法满足极端工况条件的使用要求，固体润滑材料便应运而生。固体润滑材料突破了传统油脂润滑的服役极限，在一些苛刻工况条件如超高真空、强辐射、高温、超低温等环境下实现良好的润滑效果。颗粒增强金属基复合材料通过向基体中引入弥散分布的增强相，在提高材料强度的同时也改善了其耐磨性，并且制备工艺简单，成分、组织易于控制。但是，目前仍存在增强相与基体界面结合差等问题，因此制备出金属润湿性较好，界面结合纯净的固体润滑剂是开发高性能固体润滑剂的关键。本发明从复合材料的组分设计、结构调控及相界面控制入手，结合材料的细晶强化理论与高温摩擦化学反应机理，与高温摩擦化学反应机理，采用粉末冶金的方法制备颗粒相增强金属基高温润滑复合材料。

镍基高温合金具有结构稳定、抗热力腐蚀、抗氧化能力强和服役温度高等优点，且在高温下具有优良的机械性能，且镍表层在氧化后得到优异塑性的NiO层。三元层状陶瓷材料Ti₃SiC₂相属典型的MAX相，由于其特殊的结构及化学键，使其兼备金属与陶瓷的优异性能，具备较高的刚度、抗损伤容限、耐蚀性、良好的高温抗氧化性、抗热震性，裂纹自愈合性和可加工性；更重要的是Ti与C之间较强的金属键及Ti与C间离子键和金属键赋予了其优于石墨和MoS₂的自润滑性能，同时Ti₃SiC₂的热膨胀系数与金属Ni相匹配，故可作为NiAl合金的新型增强相。因此镍基高温润滑复合材料在摩擦及高温润滑领域具有巨大的应用前景，对苛刻工况条件下摩擦学的发展具有推动作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种新型MAX相增强镍基高温润滑复合材料的制备方法及其应用，通过MAX相陶瓷颗粒作为增强相有效地改善了基体材料的机械性能和高温摩檫学性能。

本发明采用以下技术方案：