[发明专利]一种智能驱动的M50基自润滑材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种智能驱动的M50基自润滑材料及其制备方法，主要以航空主轴轴承材料M50钢为基体材料，以Sn‑Ag‑Cu为润滑相，以形状记忆合金NiTi微纳米丝为智能驱动剂。M50轴承钢材料表面环形排列微孔，Sn‑Ag‑Cu球形粉末和NiTi微纳米丝混合填充于表面微孔中以实现润滑及智能驱动功能。本发明所述智能驱动的M50基自润滑材料，可实现微孔中润滑剂Sn‑Ag‑Cu析出的智能控制，具有优异的减磨耐磨性能，且制备方法简便，制备工艺易控，对金属基自润滑材料在金属机械零部件应用方面实现润滑行为智能自主可控具有指导重要意义。

技术领域

本发明涉及一种智能驱动的M50基自润滑材料及其制备方法，属于固体自润滑材料领域。

背景技术

由于M50航空轴承钢拥有良好的高温尺寸稳定性、高温硬度、高温接触疲劳性能等特性，被广泛应用于制造航空主轴轴承。然而随着对航空发动机推重比要求的不断提高，航空主轴轴承运行工况条件愈发趋于恶劣，摩擦磨损问题越发严重。为解决此问题，国内外学者进行了广泛研究。Essa等人研究了以WS₂和ZnO为润滑相的M50基自润滑材料的摩擦学性能，研究结果表明，WS₂和ZnO可以使M50钢在宽温域内具备良好的减摩耐磨性能(Essa FA,Zhang QX,Huang XJ,Investigation of the effects of mixtures of WS₂ and ZnOsolid lubricants on the sliding friction and wear of M50 steel againstsilicon nitride at elevated temperatures,Wear 374-375(2017)128-141.)。Liu等人研究了在高温阶段以MoS₂为润滑相的M50基自润滑材料的摩擦学性能，结果表明，所添加MoS₂与新生成的FeS共同在摩擦过程中起到减摩耐磨的作用，以致使M50基自润滑材料保持一个较低的摩擦系数与磨损率(Liu XY,Shi XL,Wu CH,Yang K,Huang YC,Deng XB,Yan Z,Xue B.Tribological behavior of M50-MoS₂ Self-lubricating composites from150to 450℃[J].Materials ChemistryPhysics,2017,198:145-153.)。以上研究均为采用粉末冶金方法将M50基体与固体润滑剂混合烧结来制备M50基自润滑材料，此种方法存在固体润滑剂析出不足、润滑性能调控困难等问题。Liu等人利用造孔剂采用放电等离子烧结的方法制备了内部具有微孔流道的金属基材料，且将润滑剂填充于微孔流道中，高温条件下微孔流道中润滑剂将析出至磨损表面起到润滑效果，然而，此自润滑材料不能根据实时温度变化智能调控润滑剂析出量的多少，会导致较低温度下润滑剂析出量少，润滑效果甚微，高温下润滑剂又析出过多，导致形成润滑膜过厚而易破裂(王砚军,刘佐民,王守仁.浸渗型高温自润滑金属陶瓷复合材料的制备及其性能[J].机械工程材料,2010,34(07):42-45)。因此，开发可以在一定温度范围内智能驱动润滑剂析出以实现润滑行为可控的M50基自润滑材料具有重要工程及科学价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种智能驱动的M50基自润滑材料及其制备方法。该自润滑材料可实现微孔中润滑剂Sn-Ag-Cu析出的智能控制，具有优异的减磨耐磨性能。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种智能驱动的M50基自润滑材料，主要包括基体材料、润滑相、驱动剂以及微孔结构，它以M50钢为基体材料，以Sn-Ag-Cu合金为润滑相，以NiTi微纳米丝为驱动剂，M50轴承钢材料表面呈环形排列微孔，Sn-Ag-Cu球形粉末和NiTi微纳米丝混合填充于表面微孔中以实现润滑及智能驱动功能。