[发明专利]一种仿生纤维独石结构氮化硼高温自润滑材料及其制备方法

权利要求书

1.一种仿生纤维独石结构氮化硼高温自润滑材料，是以cBN作为纤维胞体，同种不同相的hBN作为界面层，cBN纤维胞体呈定向排列且被界面层分隔成独立的单元；所述cBN纤维胞体为在cBN中引入粘接剂的cBN基复合材料，其中粘接剂为Si₃N₄、Al₂O₃、ZrO₂、Y₂O₃、AlN中的至少一种，粘接剂含量为30wt%~60wt%；所述hBN界面层为在hBN中添加陶瓷相粘接剂的hBN基复合材料；所述陶瓷相粘接剂为SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃中的至少一种；陶瓷相粘接剂含量为2%~40%。

2.如权利要求1所述一种仿生纤维独石结构氮化硼高温自润滑材料，其特征在于：所述cBN纤维胞体的直径为400~800μm，纤维胞体中cBN颗粒尺寸为5~10μm。

3.如权利要求1所述一种仿生纤维独石结构氮化硼高温自润滑材料，其特征在于：所述hBN界面层厚度为5~25μm，hBN界面层中hBN尺寸为0.5~5μm。

4.如权利要求1所述一种仿生纤维独石结构氮化硼高温自润滑材料，其特征在于：cBN纤维胞体为：50wt%cBN＋22wt%Si₃N₄＋10wt%Al₂O₃＋4wt%Y₂O₃＋14wt%AlN。

5.如权利要求1所述一种仿生纤维独石结构氮化硼高温自润滑材料，其特征在于：hBN界面层为95 wt%hBN＋2.2wt%Si₃N₄＋1.0wt%Al₂O₃＋0.4wt%Y₂O₃＋1.4wt%AlN。

6.如权利要求1所述一种仿生纤维独石结构氮化硼高温自润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）cBN纤维胞体前驱体成型：将cBN粉体以及粘接剂陶瓷粉体加入到聚乙烯醇水溶液中，球磨混合均匀形成陶瓷泥料，然后将陶瓷泥料通过挤制的方法形成纤维胞体前驱体，挤出的纤维胞体前驱体晾干后切割；

（2）界面层浆料制备及涂覆：将hBN粉体及陶瓷粘接剂粉末分散在乙醇、异丙醇或蒸馏水溶液中形成浓度为0.8~1.5 g/mL的界面层浆料，再将界面层浆料通过浸蘸或喷涂的方法涂覆cBN纤维胞体前驱体表面，干燥，形成界面分隔层；

（3）坯体成型：将含有界面分隔层的陶瓷纤维胞体在钢模具中按一维定向排布，并加压250~350MPa成型，保压5~10 min；脱模后得到纤维独石结构陶瓷坯体；

（4）排胶与烧结：将纤维独石结构陶瓷坯体在真空炉中，在200~500 ℃排胶1~3 h后，采用放电等离子烧结，冷却脱模后得到仿生纤维独石结构氮化硼高温自润滑材料。

7.如权利要求6所述一种仿生纤维独石结构氮化硼高温自润滑材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，聚乙烯醇的聚合度为1750±50，聚乙烯醇水溶液中的质量浓度为1~2%；陶瓷泥料的固相含量质量百分数为30~50%。

8.如权利要求6所述一种仿生纤维独石结构氮化硼高温自润滑材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，放电等离子烧结工艺：压力25~40 MPa；烧结温度1500℃~1700℃，烧结时间5~10 min。