一种铜铬基自润滑复合材料及其制备方法与流程

本发明属于粉末冶金
技术领域：
，尤其涉及一种铜铬基自润滑复合材料及其制备方法。
背景技术：
：在现代工业生产中，机械设备中零件摩擦工作过程中，由于在各类不同条件下，摩擦零部件很少具有自润滑功能，摩擦磨损时造成材料损耗的重要原因之一，通过使用润滑材料，减少摩擦与磨损，以尽可能地减少无用的能量消耗，延长摩擦件的使用寿命，降低使用成本，节省能源等，是摩擦学者、润滑工程师、设计者和工程师通过润滑以达到减摩抗磨的理论与实例研究一直没有停止过的。固体润滑材料使用范围宽、高负荷、超高真空、强氧化或还原、强辐射等苛刻环境条件中使用，显著降低摩擦件的摩擦因数，减少或避零部件在运动时因接触摩擦发生的磨损，延长其使用寿命。因此在机械部件减摩抗磨设计中，固体润滑材料具有与零部件材料本身同等重要的地位，这种铜铬基自润滑复合材料广泛用于电机或发电机中集电环和电刷等。TiB2具有高熔点、高强度、高硬度、低密度、极低的热膨胀系数，是一种很有潜力的增强相，加入二硼化钛以提高复合材料的机械性能，耐磨损性能及环境适应性。含有固体润滑剂(钛硅碳)的铜铬基自润滑材料兼具基体铜和固体润滑剂的特性，而能够被广泛的应用于工业领域。Ti3SiC2是一种三元层状的化合物材料，属于六方晶体结构，共价键、金属键、离子键共存，这种各层间的弱键结合类似于层状石墨，具有自润滑作用，耐高温，强度大，稳定性好，能在大负荷、真空等苛刻工况条件下使用。基于上述特点，本发明提供的铜铬基自润滑复合材料具有良好的耐磨损性能及环境适应性。技术实现要素：针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种铜铬基自润滑复合材料及其制备方法，以提高复合材料的机械性能，耐磨损性能及环境适应性。本发明采用如下技术方案：本发明的铜铬基自润滑复合材料是由以下的重量百分比的原料组成：铜粉为55％～65％、铬粉为2％～10％、二硼化钛为5％～25％、钛硅碳为0％～30％。优选：铜粉为60％、铬粉为5％、二硼化钛为25％、钛硅碳为10％。优选：铜粉为60％、铬粉为5％、二硼化钛为20％、钛硅碳为15％。铜粉、铬粉、二硼化钛粉、钛硅碳粉其纯度大于99％，粒度小于0.076mm。制备本发明的铜铬基自润滑复合材料的方法采用粉末冶金工艺，该方法的具体步骤如下：(1)、配料：按重量百分比配比称取铜粉、铬粉、二硼化钛粉、钛硅碳粉；(2)、混料：将步骤(1)配好的料在球磨机中混合均匀；(3)、微波烧结：将球磨好的料放入模具中摇匀，压力为400MPa～600Mpa压制成型，烧结温度750℃～900℃，通氩气，升温速率为7℃～9℃/min,升温至煅烧温度后保温5～20min；步骤(3)中，烧结温度优选800℃，升温速率为8℃/min,压制成型的压力优选：500Mpa，升温至煅烧温度后保温优选15min。本发明的有益效果为：本发明提供了一种适用于不同气氛条件下的高性能固体自润滑材料，本发明制备的铜铬基自润滑材料具有优异的物理和机械性能，其具有轻度高摩擦系数低，抗磨磨损性能好等优点。本发明工艺简单、可操作性强，成本相对较低，在机械制造及航空航天等工业领域具有广泛用途。附图说明图1为实施例2制备的铜铬基自润滑复合材料放大500倍的金相照片。图2为实施例2制备的铜铬基自润滑复合材料磨痕放大100倍的金相照片图3为实施例1、2、3的室温摩擦系数图。具体实施方式下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。实施例1:制备一种铜铬基自润滑复合材料，按化学成分按质量百分比为Cu：60％、Cr：5％、TiB2：25％、Ti3SiC2：10％，其制作步骤如下：(1)称料：按化学成分按质量百分比为Cu：60％、Cr：5％、TiB2：25％、Ti3SiC2：10％进行称料。(2)混料：将配好的原料组分一起加入球磨机中进行混料，球磨机转速250r/min，混合时间12h。(3)微波烧结：将步骤(1)混均匀的原料加入到模具中，压力：500MPa压制成型，烧结温度800℃，通氩气，升温速率为8℃/min,保温保压15min，即可得到成品。实施例2：制备一种铜铬基自润滑复合材料，按化学成分按质量百分比为Cu：60％、Cr：5％、TiB2：20％、Ti3SiC2：15％，。其制备步骤同实施例1。实施例3：制备一种铜铬基自润滑复合材料，按化学成分按质量百分比为Cu：60％、Cr：5％、TiB2：5％、Ti3SiC2：30％，。其制备步骤同实施例1。本实施例的自润滑符合材料的密度为4.72g/cm3，布氏硬度为162HV上述实施例1、2、3自润滑复合材料进行力学性能、摩擦学性能测试，其结果如表1所示：表1实施例1、2、3自润滑复合材料的性能序号硬度(HV)密度(g/cm3)磨损量(g)实施例1904.870.1576实施例21624.720.0262实施例31504.860.0411摩擦学性能是在CETRRMT-2Multi-SpecimenTestSystem摩擦试验机上进行的，实验参数为载荷500g、转速200r/min，时间10min，温度为室温。本发明所述的添加TiB2、Ti3SiC2铜铬基自润滑复合材料在高温下具有优异的力学性能，摩擦系数较小，磨损率较小，在高温下具有优良耐磨性能的同时实现了自润滑；图1的金相照片显示了其微观组织结构，TiB2、Ti3SiC2添加相分布均匀；从图2可看出实施例2制备的复合材料磨痕较浅；如图3可以看出实施例1、2、3的摩擦系数均较低，纯铜是摩擦系数为0.5，实施例1所得复合材料的摩擦系数为0.25，实施例2所得复合材料的摩擦系数为0.32，实施例3所得复合材料的摩擦系数为0.21。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。当前第1页1 2 3