[发明专利]一种碳纳米葱润滑相TiNx

说明书

本发明提供了一种碳纳米葱润滑相Ti(C,N)基自润滑复合材料及其制备方法,属于复合材料技术领域。该复合材料其按重量分数计包括：OLC 10～20％，TiN_x 80～90％，其中，TiC_x中的_X为0.4≤x≤0.9或x＝1.1～1.3。这种自润滑复合材料，通过将机械合金化法制备的非化学计量比的TiNx与OLC粉末进行混合，采用热压烧结制备OLC润滑相Ti(C,N)基自润滑复合材料，利用TiNx中的空位能降低烧结温度，促进烧结。在此基础上和OLC复合烧结形成OLC润滑相Ti(C,N)基自润滑复合材料，克服传统润滑材料在极端条件下润滑失效的缺点，同时提高其硬度及断裂韧性。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，涉及一种碳纳米葱润滑相TiN_x基自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

航空航天器械工作部件大多处于超高超低温、真空、高速、腐蚀介质等极端环境中，在这种极端工况下，常规润滑剂极容易蒸发，引发润滑机制失效；塑料基固体自润滑复合材料只适用在低速、低载、低温条件下；金属基自润滑复合材料拥有基体金属优越的机械力学性能，但是不能应对高低温重载、辐射、特种介质腐蚀、热震冲击等极端条件；超级合金材料，比如 Ni基、Co基复合材料，造价高贵，还不能大规模推广因此，研究一种适用于太空极端工况下的自润滑复合材料具有实际意义。

邹斌利用纳米TiN粉作为第二相添加剂，制备出氮化硅基纳米复合陶瓷刀具，其断裂韧性、维氏硬度和抗弯强度分别为9.1MPa·m1/2、15.47GPa和1079.8MPa，并提出纳米TiN可以降低烧结温度，提高粉体的烧结活性，提高力学性能和机械性能。

乔丽娜在TiN0.3与难溶化合物界面扩散行为及强韧化的研究中发现，两相之间存在扩散现象，并且发现在难熔化合物中引入TiN0.3，改善了其力学性能，尤其是断裂韧性。

Wang L等人将氮化硅陶瓷(氮)与0.2wt％FeSi2混合粉末在1780℃下烧结2h，添加Al2O3 和Y2O3促进烧结和增韧，获得高强度、高韧性烧结体，断裂韧性和抗弯强度分别达到9.8±0.5 MPa·m1/2和1086±48MPa。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米葱润滑相TiN_x基自润滑复合材料及其制备方法，这种自润滑复合材料能够克服传统润滑材料在极端条件下润滑失效的缺点，同时提高其硬度及断裂韧性。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种碳纳米葱润滑相TiN_x基自润滑复合材料,其按重量分数计包括：OLC 10～20％，TiN_x 80～90％，其中，TiN_x中的_X为0.4≤x≤0.9或x＝1.1～1.3。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述OLC的粒度约2-10nm，所述TiN_x的粒度为50 nm以细。

一种上述碳纳米葱润滑相TiN_x基自润滑复合材料的制备方法,其包括：

将爆轰纳米金刚石粉末进行退火处理，真空度1～1.0×10^-2Pa，退火温度900～1800℃，保温 0～2h，制得粒径约为5nm的OLC；

按重量百分比将OLC与所述，进行球磨混料，球、料质量比为5～10:1，球磨转速为250～350 r/min，球磨4～8h，每转20-40min，停机10-20min进行散热，得到OLC-TiN_x混合物；

将所述OLC-TiN_x混合物进行热压烧结，烧结压力为20～40MPa，烧结温度为1100～1800℃，保温为10～60min，随炉冷却。