[发明专利]一种高强度镍铌基宽温域自润滑合金

说明书

本发明涉及一种高强度镍铌基宽温域自润滑合金，其特征在于：该合金材料由下述质量百分含量的组分经球磨混合、热压成型烧结、冷却至室温制得：Ni₃Nb粉70~95%，Ag粉5~30%。本发明选择高温力学性能和抗氧化性能均优异的Ni₃Nb作为基体，通过添加软金属Ag来改善材料的室温脆性，提高材料的屈服强度与抗压强度，所制备的合金在室温下其屈服强度900 MPa，压缩强度1400 MPa，可实现从室温到900℃的宽温域内的润滑。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种高强度镍铌基宽温域自润滑合金。

背景技术

高温润滑材料技术是高温机械动力传动系统的重要保障。在400℃以上高温工况下，常规的润滑油脂已无法满足使役性能的综合要求，高温固体润滑材料是解决400℃以上高温摩擦磨损问题的唯一技术途径。

目前，高温固体自润滑材料主要包括高温自润滑复合材料、高温自润滑涂层和高温自润滑合金。高温自润滑合金在力学性能与使用寿命方面更具优势。在上世纪八九十年代，M.B. Peterson和李诗卓等发展了Fe-Re、Ni-Cu-Re、Co-Cu-Re系列合金（自然科学进展, 1997, Vol 7, pp 81~87;材料科学进展, 1989, Vol 6, pp 481~486;材料科学进展，1989, Vol 3, pp 487~492）。此外，研究发现，在镍基合金中加入S元素是实现宽温域润滑的一种有效方法。王莹等通过粉末冶金方法制备了含S元素的Ni基自润滑合金，在宽温域内具有良好的自润滑性能且在600℃的摩擦系数低至0.19（摩擦学学报，Vol 16, pp 289-297）。刘近朱等通过在镍基合金中添加适量的活性元素Se，强化元素Fe和Nb，原位生成的NbSe₂能够有效改善镍基合金从室温到600℃的摩擦学性能（摩擦学学报，1990, Vol 10, pp 160~168）。NbSe₂的润滑性在美国专利US3825416中已公开报道。中国专利1360075A公开了镍基自润滑合金中Nb、Se及其他元素的最佳含量。但上述高温自润滑合金材料因润滑温度范围太窄（仅限于高温段），或润滑温度偏低（温限为700 ℃），不能满足宽温域或更高温度的使役性能要求。

高温合金具有良好的高温强度、优异的抗氧化性和耐腐蚀性，广泛应用于航空航天、能源化工等领域的高温运动部件。D0_a结构的Ni₃Nb具有优异的高温结构稳定性、高温力学性能，其强度随温度的升高而增加，是一种有希望的高温金属间化合物结构材料。因此，以Ni₃Nb金属间化合物作为基体材料而设计制备的高温自润滑合金在高温润滑领域具有重要的应用前景。目前，Ni₃Nb通常作为镍基合金的增强相，其相关研究已有专利公开报道。中国专利104593775A公开了一种观察铁镍基高温合金组织中δ-Ni₃Nb相的金相腐蚀剂及其使用方法。中国专利102796919A公开了一种超低碳、耐海水腐蚀的高强韧耐镍基耐蚀合金，Ni₃Nb通过与基体相的相互耦合作用，降低了强化析出相数量，提高了合金的韧塑性和在海水中的耐腐蚀性。中国专利111733346A公开了一种氢燃料电池空压机轴承用高温合金及其制备方法，以-Ni₃Nb为强化结构，通过真空感应炉制备了具有优异的高温强度、组织稳定性和良好的可加工性的高温合金。上述专利报道了Ni₃Nb作为增强相具有优异的高温强度、耐腐蚀性及组织稳定性等特点，而以Ni₃Nb为基体设计制备的高温自润滑合金尚未有文献和专利公开报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种性能良好的高强度镍铌基宽温域自润滑合金。