[发明专利]一种TiCx增强Fe基耐高温自润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种TiCx增强Fe基耐高温自润滑复合材料及其制备方法，其化学成分的体积百分比为：TiC_x5‑20vol.％其中0.5≤x≤0.9、Ti₃SiC₂10‑50vol.％、Cu1‑7vol.％、Ni0.1‑3vol.％、Cr0.1‑3vol.％，其余为Fe。上述复合材料的制备方法主要是将TiC_x粉、Ti₃SiC₂颗粒、Cu粉、Ni粉、Cr粉和Fe粉经过混料、预压烘干以及真空热压烧结，烧结温度为900‑1300℃，烧结压力为20‑120MPa，升温速率10‑50℃，真空度15‑40Pa，保温20‑120min，制得以Ti₃SiC₂为润滑相和TiC_x为润滑协同相的Fe基耐高温自润滑复合材料。本发明操作简单，制备周期短，制得的Fe基耐高温自润滑复合材料在高温(500℃)条件具有较低的摩擦系数和磨损率，而且具有高承载、高强度等性能，适用于批量化生产恶劣工况下自润滑轴承等减摩材料。

技术领域

本发明涉及材料复合技术领域，具体涉及一种TiCx增强Fe基耐高温自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

随着Fe合金的不断研发，性能不断改善，目前在Cu基材料等不能适应的应用领域如耐高温环境的工程机械、航天起落架等转动摩擦领域Fe基自润滑复合材料开始崭露头角。张瑞等人研究发现Ti₃SiC₂/PbO(15vol.％PbO)在873-1073K温度下展现了优良的润滑性能。[张瑞.Ti₃SiC₂/PbO复合材料的高温摩擦学性能[A].中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室、中国机械工程学会摩擦学分会.第十一届全国摩擦学大会论文集[C].中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室、中国机械工程学会摩擦学分会:2013，1]；郑乙等人采用Ti₃SiC₂和Mo、Cu、Ag、Nb等金属烧结，研究发现，Ti₃SiC₂和Cu、Mo会产生较多的反应，与Si₃N₄对磨，烧结体中存在Ti₃SiC₂，依旧能产生良好的高温润滑效果[郑乙,党文涛,任书芳.真空热压烧结Ti₃SiC₂-金属复合材料摩擦学性能研究[J].材料开发与应用,2016,31(03):86-93]。闫淑萍等人研究Ag基材料时在MoS₂、石墨的基础上添加了Ti₃SiC₂作为润滑相发现，材料的耐磨性能明显提高，但Ti₃SiC₂摩擦时容易脱落[闫淑萍,韦尧兵,韩杰胜,马文林,郭铁明,孟军虎.Ti₃SiC₂的加入对Ag-MoS₂-graphite复合材料力学及摩擦磨损性能的影响[J].摩擦学学报,2015,35(05):622-628]；冯绍亮等在研究Ti₃SiC₂代替MoS₂润滑相制备Fe基耐高温自润滑复合材料时发现添加Ti₃SiC₂润滑相的Fe基材料在873-1073K产生了良好的润滑性能，但是在摩擦之时容易产生Ti₃SiC₂材料的脱落[冯绍亮.Ti₃SiC₂对Fe基滑动轴承材料摩擦磨损性能的影响[D].燕山大学,2017]；陈婷婷等研究了Ti₃SiC₂替代石墨作为润滑剂能，认为Ti₃SiC₂可以代替石墨成为新型的润滑材料[陈婷婷,刘文扬,张建波,易志勇.Ti₃SiC₂代替石墨金属基自润滑材料研究进展[J].有色金属材料与工程,2017,38(01):56-60]，陈路路研究发现TiCx与Fe能成功结合，并提高了整体材料的屈服强度、抗拉性能等力学性能[陈路路.TiC_x-Fe基复合材料的制备以及摩擦性能的研究[D].北京交通大学,2017]。但该材料也存在一些加工缺陷，该材料的摩擦磨损性能良好，但该材料还存在一些后期加工的缺陷，如果设计者应用材料设计的结构特殊，后期加工制备较为繁琐，尤其在切削等方面会因为本身的耐磨性质导致加工较为困难。