專利名稱：高致密的鎳鋁基自潤(rùn)滑材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高致密的鎳鋁基自潤(rùn)滑材料的制備方法，屬于耐高溫潤(rùn)滑材料領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
鎳基合金一直是作為燃?xì)廨啓C(jī)葉片、高溫發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫冶金、高溫化工、高溫鍋爐 等高溫腐蝕環(huán)境中應(yīng)用的材料。在鎳基合金中加入組元鋁后，其高溫抗氧化和耐腐蝕性能 進(jìn)一步提高。20世紀(jì)70年代以來，以金屬間化合物鎳3鋁為代表的新型高溫材料備受世界 關(guān)注，其優(yōu)越的高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化腐蝕性能，被認(rèn)為在新一代發(fā)動(dòng)機(jī)及高溫化工和冶 金等領(lǐng)域具有重要作用。在含石墨的固體自潤(rùn)滑材料中，目前已研究開發(fā)的有銅-石墨，青銅-石墨， 銀-石墨，鋁-石墨，鎳合金-石墨，鐵-石墨，鋅-石墨等固體自潤(rùn)滑材料。其中鎳合金-石 墨基自潤(rùn)滑材料具有較好的抗高溫氧化、耐腐蝕性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，中國(guó)專利(03125236. 2)公開 了一種采用熔煉法制備鎳-鋁-石墨自潤(rùn)滑材料的方法，該方法可在鋁含量為4. 33wt% 12. 73wt%的成分范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鎳-石墨合金中片狀石墨的高效球化處理，得到?jīng)_擊韌性 較好，摩擦系數(shù)較小(0. 12 0. 36)的自潤(rùn)滑材料。但該方法存在熔煉溫度高(1650°C )， 工藝復(fù)雜(真空、氬氣保護(hù))等缺點(diǎn)，而且該專利只考察了材料的摩擦系數(shù)，而對(duì)材料的耐 磨性并沒有報(bào)道。牛淑琴等在幾種高溫自潤(rùn)滑材料的研制與性能研究(摩擦學(xué)學(xué)報(bào)，1995， 15(4) :3 332) —文公開報(bào)道了采用粉末冶金工藝制備Ni-Cr-石墨，Ni-Cr-Ag-石墨， NI-Cr-PbO-Sb-石墨，Ni-Cr-SiC-石墨等多種固體自潤(rùn)滑材料的制備方法及成分和性能； 所制備的各種復(fù)合材料致密度在97%以上、摩擦系數(shù)在0. 30 0. 43之間。但粉末冶金方 法制備的材料由于基體中總是存在著一定數(shù)量的空洞和微裂紋，特別是石墨與基體之間難 以達(dá)到緊密結(jié)合，因此材料的脆性較大，在摩擦過程中，石墨易脫落，耐磨性能降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用分步高能球磨結(jié)合粉末冶金技術(shù)，提供一種高致密制備 鎳-鋁-石墨自潤(rùn)滑復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明采用粉末冶金方法制備了鎳-鋁-石墨自潤(rùn)滑復(fù)合材料，材料的致密性在 98%以上。我們通過高能球磨實(shí)現(xiàn)鎳-鋁合金的機(jī)械合金化的同時(shí)，將石墨部分固溶在金屬 合金基體中，從而在燒結(jié)過程中析出均勻分散的細(xì)小石墨微粒。采用粉末冶金工藝，可在較 寬范圍改變組元配比，調(diào)節(jié)材料的摩擦磨損性能，并可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高溫高壓，使基體金屬合金 在比其熔點(diǎn)低的很多的溫度下合金化(如發(fā)生固-固反應(yīng))并燒結(jié)成材料，使?jié)櫥?石 墨)保留原有的特性并減少燒損，實(shí)現(xiàn)材料的高度致密化?！N高致密的鎳鋁基自潤(rùn)滑材料的制備方法，其特征在于制備步驟如下首先將83 88wt%純度為99. 8%的電解鎳粉和8 13襯％純度大于99%的鋁
3粉混合，高能球磨4 6小時(shí)，再加入3. 5 5wt%鱗片石墨粉繼續(xù)球磨2 4小時(shí)；球磨結(jié) 束后過篩得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體裝入石墨模具，先進(jìn)行冷壓，冷壓壓力為30 40MPa， 保壓時(shí)間10 15分鐘，然后在中頻熱壓燒結(jié)爐進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900 1150°C， 壓力為10 20MPa，保溫時(shí)間為15 40分鐘；最后隨爐冷卻，制成高致密的鎳-鋁-石墨 自潤(rùn)滑材料。本發(fā)明高能球磨時(shí)球料比為10 1，轉(zhuǎn)速150 200rav/min。本發(fā)明制備的鎳-鋁-石墨復(fù)合粉體顆粒細(xì)小，各相分散均勻，制備的高致密 鎳-鋁-石墨自潤(rùn)滑復(fù)合材料結(jié)構(gòu)均勻、致密，基本無可見孔隙。X射線衍射譜證明M3Al 新相的形成且石墨相保持，顯微硬度約為204士5 HV0. 2，經(jīng)過SiC砂紙打磨和拋光之后涂 層的表面粗糙度小于0.1 μ m?；w材料強(qiáng)度基本保持不變。復(fù)合材料與Al2O3對(duì)磨時(shí)的摩 擦學(xué)性能見下表(載荷30N，滑動(dòng)速度0. 02m/s)。
權(quán)利要求
1.一種高致密的鎳鋁基自潤(rùn)滑材料的制備方法，其特征在于制備步驟如下將83 88wt %純度為99. 8 %的電解鎳粉和8 13wt %純度大于99 %的鋁粉混合， 高能球磨4 6小時(shí)，再加入3. 5 5wt%鱗片石墨粉繼續(xù)球磨2 4小時(shí)；球磨結(jié)束后過 篩得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體裝入石墨模具，先進(jìn)行冷壓，冷壓壓力為30 40MPa，保壓時(shí) 間10 15分鐘，然后在中頻熱壓燒結(jié)爐進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900 1150°C，壓力為 10 20MPa，保溫時(shí)間為15 40分鐘；最后隨爐冷卻，制成高致密的鎳-鋁-石墨自潤(rùn)滑 材料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于高能球磨時(shí)球料比為10 1，轉(zhuǎn)速150 200rav/mino
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高致密的鎳鋁基自潤(rùn)滑材料的制備方法。該方法利用分步高能球磨結(jié)合粉末冶金技術(shù)制備的材料的致密性在98％以上。特別適用于在高溫及腐蝕環(huán)境條件下工作的機(jī)械運(yùn)動(dòng)自潤(rùn)滑部件材料。
文檔編號(hào)C22C1/04GK102102155SQ20091011774
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者張定軍, 易戈文, 王文珍, 王愛芳, 賈均紅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所