[发明专利]一种轴承滚动体用合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轴承滚动体用合金材料，由如下重量份的原料制成：基体材料80‑100份、润滑剂9‑11份、改性氧化石墨烯6‑7份，基体材料包括Ti粉末、Al粉末、Cr粉末、Nb粉末、Al₂O₃粉末；本发明还公开了所述合金材料的制备方法，包括两步球磨和等离子烧结等步骤。本发明采用Ti粉末、Al粉末、Cr粉末、Nb粉末、Al₂O₃粉末作为合金的基体材料，再加入润滑剂和改性氧化石墨烯，通过两步球磨法和等离子烧结法制备得到合金材料，舒展的片层状氧化石墨烯的加入能够改善合金材料的硬度、强度等机械性能，润滑剂和石墨烯润滑膜两者的协同作用能够提高合金材料的自润滑效应，将该合金材料制作成轴承滚动体，综合性能优异。

技术领域

本发明属于轴承滚动体制备技术领域，具体地，涉及一种轴承滚动体用合金材料及其制备方法。

背景技术

轴承(Bearing)是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数(frictioncoefficient)，并保证其回转精度(accuracy)。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。其中滚动轴承已经标准化、系列化，但与滑动轴承相比它的径向尺寸、振动和噪声较大，价格也较高。滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成，而滚动体作为轴承结构的一部分具有非常显著的作用，滚动体直接影响到轴承的使用性能和寿命情况，磨损作为滚动体最为常见的问题，滚动体的耐磨性能直接影响到轴承的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴承滚动体用合金材料及其制备方法，通过采用Ti粉末、Al粉末、Cr粉末、Nb粉末、Al₂O₃粉末作为合金的基体材料，再加入润滑剂和改性氧化石墨烯，通过两步球磨法和等离子烧结法制备得到合金材料，舒展的片层状氧化石墨烯的加入能够改善合金材料的硬度、强度等机械性能，在高温条件下，润滑剂在摩擦力和热应力的双重作用下逐渐渗出，润滑剂和石墨烯润滑膜两者的协同作用能够提高复合材料的自润滑效应，在合金材料表面形成一层自润滑层，起到自润滑作用，将该合金材料制作成轴承滚动体使，具有较高的硬度、强度等机械性能，同时还具有较好的自润滑和耐磨性能，综合性能优异。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种轴承滚动体用合金材料，由如下重量份的原料制成：基体材料80-100份、润滑剂9-11份、改性氧化石墨烯6-7份；

其中，基体材料包括Ti粉末、Al粉末、Cr粉末、Nb粉末、Al₂O₃粉末，Ti粉末、Al粉末、Cr粉末、Nb粉末、Al₂O₃粉末的物质的量之比为46:2:7:1:1；

该轴承滚动体用合金材料由如下步骤制成：

步骤S1、将基体材料的各金属粉末混合，加入润滑剂，置于清洗干净的球磨罐中，球磨罐抽真空并充入氩气惰性气体，对混合粉末进行球磨，250r/min条件下球磨2h，球磨介质为氧化铝球，球径为10mm、6mm和3mm，球料比为10：1；

步骤S2、待上述混合粉末冷却至室温后，再加入改性氧化石墨烯，继续在氩气保护下、250r/min球磨2h；

步骤S3、将球磨后的混合粉末在1300℃温度条件下，升温速率100℃/min，烧结压力为35MPa，保温时间10min的烧结参数下使用放电等离子烧结设备进行烧结，烧结过程始终保持真空条件下进行，真空度为2Pa；

步骤S4、烧结完成后，随炉冷却至室温，制得合金材料。

进一步地，所述润滑剂由如下方法制备：