专利名称：镍铝金属间化合物基高温自润滑复合材料的制备方法
技术领域：
本发明叙述了一种室温至100(TC宽温域下具有良好自润滑耐磨性能的镍铝 金属间化合物Ni3Al基高温自润滑复合材料的制备方法。
背景技术：
用传统意义上油/脂润滑的方式不可能解决高温润滑和耐磨问题。 一般而言， 常规油/脂类润滑材料的最高使用温度通常不超过200°C，聚合物基自润滑材料 (包括有机涂层)的极限使用温度为400°C。超过40(TC，机械的润滑问题会变 得异常困难，此时可选用的润滑材料和技术的面迅速变窄。而对于大多数军用发 动机而言，运动部件所处的温度一般高于80(TC，对于目前先进的战机而言，发 动机入口温度可达IOO(TC以上，相关运动件在如此高的温度下的润滑和耐磨性 是影响整个系统的性能、可靠性以及寿命的技术关键。因此高温润滑材料和技术 的研究，特别是高温自润滑耐磨材料，近年来一直是摩擦学新材料领域研究的热 点之一。
截至目前，从国内外高温自润滑耐磨材料和技术的发展情况来看，在显示有 重要工程应用价值的金属基高温自润滑耐磨材料和高温自润滑合金方面，只检索 到国外有1篇可以使用到卯0。C左右的专利，其余材料长期使用温度均在800°C 以下，尚未见到有从室温到100(TC能够实现连续润滑的相关专利。据报道，美 国NASA等国际著名研究机构也正在致力于100(TC范围高温润滑技术的研究， 但由于多方面的原因，对于所采用的技术路线尚无法了解。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镍铝金属间化合物Ni3Al基高温自润滑复合材料 的制备方法。
一种镍铝金属间化合物基高温自润滑复合材料的制备方法，其特征在于制备
方法包括按质量比10-15: 3: 3: 1: l分别称取Ni3Al粉、氟化金属粉、银粉、
钨粉以及A^C^粉，其中氟化金属选自CaF2、 BaF2 、 CeF2中的一种或两种，在 球磨机中干混，装入石墨模具中；将装有粉料的石墨模具置于烧结炉中，启动真
3空装置，冷态用3-5MPa的压力加压一次，当烧结炉真空度小于6.0xlO々Pa时， 启动加热器，温度上升到500。C-60(TC，用3 6MPa的压力加压一次，并在此温 度保温，继续加热反应器到95(TC-98(TC，再用3 6MPa的压力加压一次，在此 温度保温；停止加热，材料随炉冷却至室温，然后从容器中取出。
在上述方法中，还可以加入钼粉，钼粉与八1203粉的质量比为1: 1。 在上述方法中，还可以加入TiC粉，TiC粉与八1203粉的质量比为1: 1。
本发明制备镍铝金属间化合物Ni3AI基高温自润滑复合材料的性能特点
本发明所制备的高温自润滑复合材料具有优异的组织结构和力学性能。各种 添加项(低温/高温润滑相、改性相和增强相)与基体相熔合良好，组织致密均 匀，使得复合材料具有优异的力学性能，复合材料在室温时的压縮强度为 1120 1540MPa;由于镍铝金属间化合物材料具有反温度效应(即在70(TC左右， 材料的强度随温度升高而增加)，材料在中温下强化；同时由于镍铝金属间化合 物材料在高温下具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性，且与所添加的其它相的相容性 较强，还有陶瓷相的弥散强化作用，使得复合材料在IOO(TC高温下依然保持一 定的强度，压缩强度大于80MPa，突破了目前高温材料的性能极限。
室温至IOO(TC的宽温域范围内优异的摩擦学性能。在摩擦学设计上，选用 性能比较稳定且润滑性能优异的不活泼软金属作为室温和中温下的润滑剂，选用 高温稳定性好且润滑性能优异的氟化物作为高温润滑剂，实现了从室温到IOO(TC 的宽温域范围内的连续润滑。复合材料从室温到1000。C摩擦系数不大于0.35， 磨损率小于5.0xl(T5mm3/Nm。
本发明制备的材料性能重现性好，所测性能数据离散度不大于10%。
在SANS CMT-5202万能试验机上测定了材料的压縮强度，试样尺寸为 ①10xl6mm，加载速度为0.1mm/min。高温磨损试验是在中国科学院兰州化物所 研制的球一盘式高温摩擦磨损试验机上进行的，盘为本发明的复合材料，尺寸为 19xl9x6mm，对偶为<D10mm的Si3N4陶瓷球；载荷IOON，速度为360转/分钟， 温度为室温到IOOO'C，运转时间120分钟。
本发明针对在宽温域(室温至1000。C)工作状态下对润滑和耐磨材料的迫切 需求，利用粉末冶金技术发展了一种在宽温域下具有良好自润滑耐磨性能且具有 应用潜力的高温自润滑复合材料的制备方法。
具体实施方式
实施例1:
分别称取Ni3Al粉50g， CaF2/BaF2共晶物粉15g，银粉15 g，钨粉5 g，钼 粉5g， Al203粉5g禾PTiC粉5g，在球磨机中干混6小时，装入石墨模具中； 将装有粉料的石墨模具置于烧结炉中。启动真空装置，冷态用3 5MPa的压力加 压一次，当烧结炉真空度小于6.0xl(^Pa时，启动加热器，温度上升到600。C， 用3~6MPa的压力加压一次，并在此温度保温1小时，继续加热反应器到960°C 左右，再用3~6MPa的压力加压一次，在此温度保温l小时。停止加热，材料随 炉冷却至室温，然后从容器中取出。
材料的室温压縮强度为1150MPa，高温压縮强度为82MPa;从室温到IOOO"C 摩擦系数不大于0.35，磨损率4.1x10—5mm3/Nm。
实施例2: TiC分别称取Ni3Al粉60 g， CeF2粉15g，银粉15 g，钨粉5 g， Ab03粉5g，在球磨机中干混10小时，装入石墨模具中；将装有粉料的石墨模 具置于烧结炉中。启动真空装置，冷态用3 5MPa的压力加压一次，当烧结炉真 空度小于6.0xl(r今a时，启动加热器，温度上升到500。C，用3 6MPa的压力加 压一次，并在此温度保温l小时，继续加热反应器到96(TC左右，再用3 6MPa 的压力加压并在此温度保温l小时。停止加热，材料随炉冷却至室温，然后从容 器中取出。
材料的室温压縮强度为1310MPa,高温压縮强度为87MPa;从室温到100CTC 摩擦系数不大于0.35，磨损率4.6xl(T5mm3/Nm。
权利要求
1、一种镍铝金属间化合物基高温自润滑复合材料的制备方法，其特征在于制备方法包括按质量比10-153311分别称取Ni3Al粉、氟化金属粉、银粉、钨粉以及Al2O3粉，其中氟化金属选自CaF2、BaF2、CeF2中的一种或两种，在球磨机中干混，装入石墨模具中；将装有粉料的石墨模具置于烧结炉中，启动真空装置，冷态用3～5MPa的压力加压一次，当烧结炉真空度小于6.0×10-2Pa时，启动加热器，温度上升到500℃-600℃，用3～6MPa的压力加压一次，并在此温度保温，继续加热反应器到950℃-980℃，再用3～6MPa的压力加压一次，在此温度保温；停止加热，材料随炉冷却至室温，然后从容器中取出。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于还可以加入钼粉，钼粉与A1203 粉的质量比为l: 1。
3、 如权利要求1所述的方法，其特征在于还可以加入TiC粉，TiC粉与A1203 粉的质量比为l: 1。
全文摘要
本发明属于一种镍铝金属间化合物基高温自润滑复合材料的制备方法。本发明针对在宽温域(室温至1000℃)工作状态下对润滑和耐磨材料的迫切需求，利用粉末冶金技术发展了一种在宽温域下具有良好自润滑耐磨性能且具有应用潜力的高温自润滑复合材料的制备方法。
文档编号C22C19/00GK101463439SQ20071030729
公开日2009年6月24日 申请日期2007年12月18日 优先权日2007年12月18日
发明者刘维民, 军 杨, 毕秦岭, 薛群基, 马吉强 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所