[发明专利]纳米结构双金属氧化物增强NiAl基复合材料制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米结构双金属氧化物增强NiAl基复合材料制备方法，采用高能球磨法制备纳米结构混合粉末，然后采用冷压处理及真空热压烧结制备纳米结构NiAl‑BaO/TiO₂复合材料，NiAl‑BaO/TiO₂复合材料的显微硬度为380～450HV，抗压强度为1500～1700MPa。本发明采用真空热压烧结技术制备的复合材料有效改善了金属氧化物与NiAl基体之间的润湿性，提高了氧化物与基体之间的结合强度。BaO与TiO₂在高温烧结过程中可以发生反应生成BaTiO₃高温固体润滑剂，实现材料的高温润滑性能。同时，复合材料中细小的纳米颗粒具有细晶强化的作用，可有效提高了复合材料的强度，成功制备了一种纳米结构高强轻量化高温润滑复合材料。

技术领域

本发明属于高温高强润滑复合材料技术领域，具体涉及一种纳米结构双金属氧化物增强NiAl基高温高强润滑复合材料制备方法。

背景技术

近年来，随着我国航空航天、核工业等高新技术产业的快速发展，对高温、高载、高速等极端苛刻工况条件下服役材料的力学及摩擦学性能提出了更高的要求，如：轻量化、耐更高温度及耐磨，相关运动部件在苛刻条件下的强度、耐磨及润滑问题已成为影响整个装备运行的可靠性和寿命的技术关键。因此，迫切需要运用材料学的基础知识构筑更高温度条件下高强轻量化高温润滑复合材料，以满足我国航空航天、核工业等高新技术产业的发展需求。

NiAl金属间化合物的熔点较高，为1638℃，比常用的镍基高温合金高约300℃，比Ni₃Al金属间化合物高约250℃。同时，NiAl金属间化合物的密度较低(5.9g/cm³，为镍基合金的2/3)，其优异的性能符合我国高新技术产业对高温复合材料提出耐更高温度及轻量化的要求。金属氧化物高温固体润滑剂的使用温度较高，具有广泛的应用前景。BaO的互作用参数较小，高温下的润滑性能较好。但是金属氧化物一般与金属基体之间的润湿性较差，材料的强度一般较低，这很大程度上会影响材料的应用。

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，提供一种纳米结构双金属氧化物增强NiAl基高温高强润滑复合材料制备方法，利用BaO和TiO₂在烧结过程中的反应，生成BaTiO₃高温润滑剂，进一步提高复合材料的高温润滑性能，同时可有效改善金属氧化物与NiAl基体之间润湿性差的问题，提高复合材料的强度。同时复合材料中的纳米颗粒具有细晶强化的作用，可进一步提高复合材料的强度。

本发明采用以下技术方案：

纳米结构双金属氧化物增强NiAl基高温高强润滑复合材料制备方法，其特征在于，采用高能球磨法制备纳米结构混合粉末，然后采用冷压处理及真空热压烧结制备纳米结构NiAl-BaO/TiO₂复合材料，NiAl-BaO/TiO₂复合材料的显微硬度为380～450HV，抗压强度为1500～1700MPa。

具体的，包括以下步骤：

S1、将NiAl和BaO/TiO₂混合，加入乙醇进行球磨处理；

S2、将步骤S1球磨处理的粉末装入石墨磨具中，然后在冷压机上进行冷压处理，对粉末进行冷压成型；

S3、将步骤S2冷压处理后的粉末进行真空热压烧结，获得组织致密均匀的NiAl-BaO/TiO₂高温润滑复合材料。

进一步的，步骤S1中，按质量百分数计，NiAl为75％～90％，BaO/TiO₂为10％～25％。

更进一步的，TiO₂与BaO的摩尔比为1:1。