[发明专利]一种多层结构TiNiAlZrNb基自润滑轴瓦材料设计及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多层结构TiNiAlZrNb基自润滑轴瓦材料设计及其制备方法。自润滑轴瓦主要成分是由TiNiAlZrNb基体，软金属SnCuZnAg与多元复合调控剂。TiNiAlZrNb基自润滑轴瓦加工流程为多元板状晶体制备，各层材料设计计算、振动混合、热压成型和样品加工与多层结构复合。相比与均匀分布块体轴瓦材料，TiNiAlZrNb基多层结构复合材料在满足轴瓦材料性能要求的前提下，大大节省了材料使用量；同时多层结构复合材料可以在高温、高压等工况条件下能替代油、脂实现良好的润滑效果，并具有绿色环保，使用精度高、服役寿命长等优点。

技术领域

本发明涉及一种多层结构TiNiAlZrNb基自润滑轴瓦材料设计及其制备方法，属于轴承、轴套等技术领域一项创新性研究，能够代替传统轴瓦材料实现高温高压等极端环境下的良好润滑性能。

技术背景

目前用作自润滑轴瓦合金材料有以下七种性能要求：良好的抗疲劳性、优异的耐磨性、杰出的抗咬合性、优良的铁销性、好的顺应性、高的耐腐蚀性和耐高翻性。通常用作轴瓦合金材料的有软基体加硬质点的巴氏合金和硬基体加软质点的铜铅合金【李永伟，张少明，石力开 ，Al-Pb轴瓦合金的应用及研究进展[J]，材料导报，1999(2):4-7】和弹性金属塑料轴瓦【曲建俊, 梁风, 孙守连，弹性金属塑料轴瓦的特性及应用展望[J]. 润滑与密封，2001(1):55-57.】。在滑动轴承工作过程中轴瓦与转轴之间要求有一层很薄的油膜才能起到良好的润滑效果。然而，在实际工作中工况环境以及一些偶然因素而导致轴瓦工作状态不能满足流体润滑条件，轴瓦与轴颈之间有部分载荷是通过固相面之间的直接滑动接触来传递，这种润滑方式称为边界润滑。在这种状态下其摩擦会达到很高的摩擦表面温度，虽然轴瓦是由特殊的耐高温合金材料制成，但其产生的表面摩擦高温仍然足以将其轴瓦烧坏。此外，由于轴瓦表面润滑膜不完整，使其在负荷过大、温度过高、润滑油存在杂质或黏度异常等情况下造成烧瓦。

发明内容

针对上述技术不足，本发明提供一种多层结构TiNiAlZrNb基自润滑轴瓦材料设计及其制备方法，在满足抗疲劳性、耐磨性、抗咬合性、铁销性、顺应性、耐腐蚀性等优异性能要求前提下，多层结构复合材料可在高温、高压等工况条件下能实现油、脂无法达到的润滑效果，以此提高轴瓦使用精度与服役寿命，同时也为航空航天、高端制造装备等轴瓦设计与制备提供了研究方法与技术指导。

本发明涉及一种多层结构TiNiAlZrNb基自润滑轴瓦材料设计及其制备方法，目的是以提高材料自润滑性能来解决轴瓦烧瓦问题，所采用技术方案如下:

一种多层结构TiNiAlZrNb基自润滑轴瓦材料，其特征在于它是以基体材料TiNiAlZrNb，软金属SnCuZnAg和多元复合调控剂为原材料，通过逐层设计、分层配比、逐层制备与叠加成型等工艺流程，制备出一种以TiNiAlZrNb为轴瓦基体的多层结构复合材料。

具体方法包括如下步骤:

一种多层结构TiNiAlZrNb基自润滑轴瓦材料及其制备方法，它是以基体TiNiAlZrNb，软金属SnCuZnAg和多元复合调控剂为原材料，通过逐层设计、分层配比、逐层制备与叠加成型，制备出一种以TiNiAlZrNb为轴瓦基体的多层结构自润滑复合材料。

步骤1)中所述的多层结构TiNiAlZrNb基自润滑轴瓦材料及其制备方法，基体是由Ti、Ni、Al、Zr、Nb、Si、Mo与Y元素组成，质量比为70:15:6:4:3:1.2:0.3:0.5，软金属SnCuZnAg中Sn、Cu、Zn、Ag元素质量比为(45-55):(20-45):(10-18):(3-4)。

步骤1)中所述的多层结构TiNiAlZrNb基自润滑轴瓦材料及其制备方法，它包括金属基体层、润滑过渡层、润滑调控层与润滑层，对应各层结构厚度比为(55-60):(22-30):(8-15):(3-5)。