温度为1050°C，压力与步骤三冷压处理所用压力相同，保温时间为5分钟。最后随炉冷却后获得Ni基合金/Cr2AlC复合材料。
[0032]步骤五:随炉冷却后获得块体，后经机械加工、打磨抛光得到表面光滑的Ni基合金/ Cr2AlC复合材料试验样品。
[0033]本实施方式对制备的Ni基合金/CnAlC复合材料进行了透射电子显微镜分析，所得的TEM形貌如图1所示，三元层状Cr2AlC较好的分布于Ni基合金基体中。本实施方式对制备的Ni基合金/Cr2AlC复合材料进行室温至600°C高温下摩擦磨损试验，试验中采用球盘式干摩擦，Ni基合金/Cr2AlC复合材料在不同温度下摩擦系数随时间的变化如图2所示;Ni基合金/Cr2AlC复合材料的平均摩擦系数随温度变化如图3所示;Ni基合金/Cr2AlC复合材料的平均磨损率随温度变化如图4所示。如图2和图3所示，Ni基合金/Cr2AlC复合材料在室温下的摩擦系数在0.40-0.50左右，600°C高温下Ni基合金/Cr2AlC复合材料的摩擦系数在0.40左右，均近似于现有Ni基高温合金的摩擦系数。如图4所示，在室温到600°C高温范围内磨损率均在10—5mm3/N.m数量级，远低于现有Ni基高温合金的磨损率，这说明加入三元层状MAX相陶瓷后材料在高温下的耐磨损性能有了显著的提高。
[0034]本实施例一对经600 °C高温摩擦磨损试验后的Ni基合金/Cr2AlC复合材料进行了表面微观形貌表征，如图5和图6所示。从图中可见，在高温下，磨损表面发生了氧化，形成Ni0，Cr203，Al203及NiCr204。在磨损过程中，这些氧化产物逐渐被剥落形成磨肩。随着在高温下这些氧化产物发生软化，在摩擦应力的作用下逐渐被压实，形成光滑、连续和具有低剪切强度的润滑膜，并转移到对磨球上。这层在磨损表面形成的润滑膜起到降低复合材料高温摩擦系数和磨损率的作用，使得复合材料在高温时具有良好的自润滑性能。
[0035]具体实施例二:本实施例中的Ni基合金/三元层状MAX相陶瓷复合材料按质量百分比64wt.%的镍粉、16wt.%的铬粉和20wt.%的Ti3SiC2组成，制备该材料的方法同具体实施例
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[0036]具体实施例三:本实施例使用的三元层状MAX相陶瓷材料是Ti3AlC2,其他参数与制备步骤同具体实施例一。
[0037]具体实施例四:本实施例使用的三元层状MAX相陶瓷材料是V2AlC,其他参数与具体制备方式同具体实施例一。这种陶瓷能够在高温情况下提升材料摩擦学性能，其他三元层状MAX相陶瓷材料，包括Nb2AlC, Ta2AlC, Ti3SiC2也包括在本具体实施例的应用范围中。
[0038]具体实施例五:本实施例使用的三元层状MAX相陶瓷材料是50°/4^V2AlC和50%的Cr2AlC,其他参数与具体制备方式同具体实施例一。
[0039]具体实施例六:本具体实施例步骤二中氧化铝磨球的粒径为5mm。其他步骤及参数与具体实施例一相同。其他氧化铝磨球的粒径在5-20 mm之间均在本具体实施例范围内。
[0040]具体实施例七:本具体实施例步骤二中球磨速率为200转/分钟。其他改变球磨速率使其在100-300转每分钟的情况亦在本具体实施例的范围内。
[0041 ]具体实施例八:本具体实施例步骤一中使用的耐磨球磨罐为氧化铝球磨罐，其他步骤及参数与具体实施例一相同。使用其他材料制成的球磨罐，例如聚四氟乙烯球磨罐或氧化锆球磨罐也在本具体实施例的保护范围内。
[0042]具体实施例九:本具体实施例步骤三中在烘干球磨湿混后的混合粉体前，用筛子把氧化铝陶瓷磨球从混合粉体中筛分出来，再采用空气烘干箱将球磨湿混后的混合粉体烘干，其他步骤及参数与具体实施例一相同。
[0043]具体实施例十:本具体实施例步骤三中将筛分后的均匀细粉体装入直径为Φ20_，高为40mm的圆柱形石墨模具中。其他步骤及参数与具体实施例一相同。
[0044]具体实施例十一:本具体实施例步骤三中冷压处理在数显液压式压力试验机上进行。其他步骤及参数与具体实施例一相同。
[0045]具体实施例十二:本具体实施例步骤三中保持施加在石墨模具上的压强为30?40MPa。其他步骤及参数与具体实施例一相同。
[0046]具体实施例十三:本具体实施例步骤四中烧结温度为900°C1200°C。其他步骤及参数与具体实施例一相同。
[0047]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种Ni基合金/陶瓷复合材料，其特征在于:所述Ni基合金/陶瓷复合材料由Ni基合金和三元层状MAX相陶瓷组成，所述三元层状MAX相陶瓷包含M、A和X三类元素，其中M为过渡族元素，A主要为ΙΠΑ和IVA族元素，X为C或N。2.根据权利要求1所述的Ni基合金/陶瓷复合材料，其特征在于:所述Ni基合金/陶瓷复合材料中Ni基合金和三元层状MAX相陶瓷的质量比为4:1。3.根据权利要求2所述的Ni基合金/陶瓷复合材料，其特征在于:所述Ni基合金/陶瓷复合材料中Ni基合金为N1-Cr高温合金，其中N1: Cr的质量比为4: I。4.根据权利要求1所述的Ni基合金/陶瓷复合材料，其特征在于:所述Ni基合金/陶瓷复合材料中三元层状MAX相陶瓷包含M2AX陶瓷和M3AX2陶瓷，其中M为Cr、V、T 1、Nb、Ta中的一种，A为Al或Si，X为C或N，所述三元层状MAX相陶瓷为Cr2AlC,Ti2AlC,Ti3AlC2,Nb2AlC,Ta2AlC,Ti3SiC2中一种或多种的组合。5.一种Ni基合金/陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: A.将所述三元层状MAX相陶瓷块体进行破碎，反复碾压得到陶瓷粉体； B.将Ni基合金粉体、所述陶瓷粉体均匀混合，得到混合粉体；C.将混合粉体进行冷压处理，得到胚体；D.将胚体放入放电等离子烧结炉中烧结；E.烧结后得到Ni基合金/陶瓷复合材料。6.根据权利要求5所述的Ni基合金/陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:该方法的B步骤包括以下分步骤: BI:将步骤A得到的陶瓷粉体过筛，选出合适粒径的陶瓷粉体； B2:将Ni基合金粉体和陶瓷粉体装入球磨罐中； B3:向球磨罐中加入无水乙醇和磨球， B4:在球磨罐中进行湿法磨混，得到混合粉体。7.根据权利要求6所述的Ni基合金/陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:该方法中B3分步骤中加入的磨球的直径在5-20 mm之间。8.根据权利要求5所述的Ni基合金/陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:该方法C步骤包括以下分步骤: Cl.将混合粉体烘干； C2.将经过烘干后的混合粉体进行过筛； C3将过筛后的混合粉体装入内壁铺有石墨纸的石墨模具； C4.对石墨模具进行冷压处理。9.根据权利要求8所述的Ni基合金/陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:该方法中C4分步骤时保持施加在石墨模具上的压强为30-40MPa。10.根据权利要求5所述的Ni基合金/陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:该方法中D步骤中烧结温度为900 °C-1200 °C。
【专利摘要】本发明涉及复合材料，特别涉及一种Ni基合金/陶瓷复合材料及其制备方法；述Ni基合金/陶瓷复合材料由Ni基合金和三元层状MAX相陶瓷组成，其中M为过渡族元素，A主要为ⅢA和ⅣA族元素，X为C或N，本发明Ni基合金/三元层状MAX相陶瓷复合材料室温下的摩擦系数在0.40-0.50，600℃高温下的摩擦系数在0.35-0.40，与现有Ni基高温合金的摩擦系数基本相同；Ni基合金/三元层状MAX相陶瓷复合材料在室温下和600℃高温下的磨损率均在10-5mm3/N·m数量级，远小于现有Ni基高温合金的磨损率。
【IPC分类】C22C19/05, C22C32/00, C22C1/05
【公开号】CN105648276
【申请号】
【发明人】李玉峰, 李新亮, 张心培
【申请人】哈尔滨工业大学深圳研究生院
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月13日