專利名稱：一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，本發(fā)明還涉及該高溫自潤滑材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對于在高溫下工作的減摩材料提出了更高的要求，從而使得材料在高溫條件下的摩擦、磨損和潤滑問題日益受到重視。通過研究開發(fā)高溫金屬基自潤滑材料，有助于開發(fā)出應(yīng)用于航空、航天、化工、冶金等諸多特殊工況領(lǐng)域的配套產(chǎn)品，也為開發(fā)出應(yīng)用于高載荷、高溫、高速以及高溫腐蝕性氣體或液體介質(zhì)等特殊工況的產(chǎn)品提供了材料設(shè)計(jì)方案，可解決高溫下潤滑油脂無法解決的潤滑問題。目前，很多具有 7000C以下高溫潤滑的材料，如Ni-Cr-S系列高溫自潤滑材料，由于其固體潤滑劑主要為反應(yīng)生成物硫化鉻，它的高溫潤滑性能良好而低溫潤滑性能不佳，所以其高溫自潤滑效果僅僅限于300-700°C的溫度區(qū)間，往往難以滿足在室溫至700°C溫度區(qū)間的穩(wěn)定自潤滑效果， 導(dǎo)致機(jī)構(gòu)無法在室溫下正常啟動運(yùn)轉(zhuǎn)而必須在預(yù)熱至300°C溫度以上時才能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種在室溫至700°C溫度區(qū)間內(nèi)具有良好自潤滑性能的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種該鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的制備方法。為了解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，按重量百分比，包括下述組分鎳60-70，鉻10-20，鉬 6-15，固體潤滑劑5-10。本發(fā)明一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，所述的鎳鉻鉬組元以元素粉末形式加入或鎳鉻鉬中至少兩種金屬的預(yù)合金粉末的形式加入。本發(fā)明一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，所述的固體潤滑劑按質(zhì)量百分比，由下述組分組成二硫化鉬 20-40;石墨10-30;軟金屬40-60本發(fā)明一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，所述軟金屬選自銅、銀、鉍、鉛中的一種。為了解決上述第二技術(shù)問題，本發(fā)明鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的制備方法，包括如下步驟
第一步配料按設(shè)計(jì)的合金組分配比稱量鎳、鉻、鉬及固體潤滑劑組分物料；第二步混料將稱量好的各物料投入V型混料機(jī)中，混料時間60 180分鐘；第三步成型稱取混合料，倒入鋼模中，壓制壓力500 700MPa，保壓時間1_3秒，隨后脫模得到壓制毛坯；第四步燒結(jié)在真空或氫氣氣氛環(huán)境中，將壓制毛坯從室溫均勻加熱到1050°C -1200°C，保溫 1. 5小時，然后均勻冷卻至250°C以下出爐，得到燒結(jié)坯；加熱速度為每分鐘8-10°C;冷卻速度為每分鐘6-8°C ；第五步復(fù)壓將第四步所得燒結(jié)坯置于鋼模中，壓制壓力600 SOOMPa，保壓時間1_3秒后脫模，得到鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料。本發(fā)明由于采用上述組分配比及制備方法，制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料具有以下優(yōu)點(diǎn)1、在室溫至700°C高溫均具有良好的自潤滑減摩性能；2、在使用過程中其摩擦磨損性能更加穩(wěn)定可靠；本發(fā)明制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料同時含有比例恰當(dāng)?shù)母叩蜏毓腆w潤滑劑，組織均勻，相對于很多具有700°C以下高溫潤滑的材料，在高溫自潤滑溫度區(qū)間和摩擦磨損性能方面有較大的提高，而制造成本基本持平。綜上所述，本發(fā)明制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料在室溫至700°C溫度范圍內(nèi)具有良好耐磨性能和自潤滑減摩性能具有使用溫度區(qū)間寬和摩擦磨損性能好的的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明制備方法簡單可行，制得的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，其寬溫帶自潤滑性能良好，可有效拓展鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料市場應(yīng)用前景。


附圖1是本發(fā)明實(shí)施例2制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的室溫摩擦系數(shù)-時間曲線；附圖2是本發(fā)明實(shí)施例2制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的300°C摩擦系數(shù)-時間曲線；附圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的500°C摩擦系數(shù)-時間曲線；附圖4是本發(fā)明實(shí)施例2制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的700°C摩擦系數(shù)-時間曲線。附圖5是本發(fā)明實(shí)施例2制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的摩擦磨損-溫度曲線。附圖5中，曲線1為實(shí)施例2制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的摩擦系數(shù)曲線； 曲線2為實(shí)施例2制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的磨損率曲線。
從附圖1-4可以看出，本發(fā)明實(shí)施例2制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，除圖1 中(室溫下)初始的700秒磨合時摩擦系數(shù)變化比較大以外，其他溫度下其平均摩擦系數(shù)在 0. 20-0. 25 之間。從附圖5可以看出，本發(fā)明實(shí)施例2制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，在室溫至 700°C溫度段內(nèi)，摩擦系數(shù)在0. 2-0. 25之間，磨損率相對比較小，可以滿足在室溫至700°C 溫度區(qū)間對磨損的要求。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1.制備一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，其中鎳70襯％，鉻10襯(％，鉬 IOwt %，固體潤滑劑IOwt %，其中固體潤滑劑由二硫化鉬20wt %，石墨20wt %，銅60wt %三組分組成。其制備工藝包括如下步驟將稱量好的各物料投入V型混料機(jī)中混料時間180 分鐘；在鋼模中壓制毛坯，壓制壓力600MPa，保壓時間3秒；在真空或氫氣氣氛環(huán)境中，加熱速度為每分鐘8-10°C將壓制毛坯從室溫升溫均勻加熱到1100°C，保溫1. 5小時，然后以冷卻速度為每分鐘6-8°C均勻冷卻至溫度低于250°C出爐；在鋼模中復(fù)壓得到鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，壓制壓力700MPa，保壓時間3秒后脫模。本實(shí)施例制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的性能按模擬工況條件(8MPa，0. 42m/s,大氣環(huán)境，高速鋼對偶)對鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料在高溫試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。該鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料在各溫度下的平均摩擦系數(shù)在0. 17-0. 25之間。試驗(yàn)后，試件的摩擦表面完整，無塌邊、無裂紋。實(shí)施例2.制備一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，其中鎳68wt %，鉻15wt %，鉬 8wt %，固體潤滑劑9wt %，其中固體潤滑劑由二硫化鉬30wt %，石墨30wt %，銀40wt %三組分組成。其制備工藝包括如下步驟將稱量好的各物料投入V型混料機(jī)中混料時間180分鐘；在鋼模中壓制毛坯，壓制壓力650MPa，保壓時間3秒；在真空或氫氣氣氛環(huán)境中，加熱速度為每分鐘8-10°C將壓制毛坯從室溫升溫均勻加熱到1150°C，保溫1. 5小時，然后以冷卻速度為每分鐘6-8°C均勻冷卻至溫度低于250°C出爐；在鋼模中復(fù)壓得到鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，壓制壓力750MPa，保壓時間3秒后脫模。本實(shí)施例制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的性能按模擬工況條件(8MPa，0. 42m/s,大氣環(huán)境，高速鋼對偶)對鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料在高溫試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見圖1至圖4。該鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料摩擦系數(shù)相對穩(wěn)定，除去室溫下圖1中初始的700秒磨合情況，各溫度下其平均摩擦系數(shù)在 0. 20-0. 25之間。試驗(yàn)后，試件的摩擦表面完整，無塌邊、無裂紋。實(shí)施例3.制備一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，其中鎳60wt %，鉻20wt %，鉬 15wt%，固體潤滑劑5wt%，其中固體潤滑劑由二硫化鉬40wt%，石墨10襯％，鉛50襯％三組分組成。其制備工藝包括如下步驟將稱量好的各物料投入V型混料機(jī)中混料時間180 分鐘；在鋼模中壓制毛坯，壓制壓力700MPa，保壓時間3秒；在真空或氫氣氣氛環(huán)境中，加熱速度為每分鐘8-10°C將壓制毛坯從室溫升溫均勻加熱到1200，保溫1. 5小時，然后以冷卻速度為每分鐘6-8°C均勻冷卻至溫度低于250°C出爐；在鋼模中復(fù)壓得到鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，壓制壓力800MPa，保壓時間3秒后脫模。
本實(shí)施例制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的性能按模擬工況條件(8MPa，0. 42m/s,大氣環(huán)境，高速鋼對偶)對鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料在高溫試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。該鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料在各溫度下的平均摩擦系數(shù)在0. 19-0. 26之間。試驗(yàn)后，試件的摩擦表面完整，無塌邊、無裂紋。
權(quán)利要求
1.一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，按重量百分比，包括下述組分 鎳 60-70，鉻 10-20， 鉬 6-15，固體潤滑劑5-10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，其特征在于所述的鎳鉻鉬組元以元素粉末形式加入或鎳鉻鉬中至少兩種金屬的預(yù)合金粉末的形式加入。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，其特征在于所述的固體潤滑劑按質(zhì)量百分比，由下述組分組成二硫化鉬20-40 ； 石墨10-30 ； 軟金屬40-60
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，其特征在于所述軟金屬選自銅、銀、鉍、鉛中的一種。
5.制備如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料的方法，包括如下步驟第一步配料按設(shè)計(jì)的合金組分配比稱量鎳、鉻、鉬及固體潤滑劑組分物料； 第二步混料將稱量好的各物料投入V型混料機(jī)中，混料時間60 180分鐘；第三步成型稱取混合料，倒入鋼模中，壓制壓力500 700MPa，保壓時間1_3秒，隨后脫模得到壓制毛坯；第四步燒結(jié)在真空或氫氣氣氛環(huán)境中，將壓制毛坯從室溫均勻加熱到1050°C -1200°C，保溫1. 5小時，然后均勻冷卻至250°C以下出爐，得到燒結(jié)坯；加熱速度為每分鐘8-10°C ；冷卻速度為每分鐘6-8 °C ； 第五步復(fù)壓將第四步所得燒結(jié)坯置于鋼模中，壓制壓力600 SOOMPa，保壓時間1_3秒后脫模，得到鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料。
全文摘要
一種鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，其材料配方按重量百分比計(jì)算為鎳60-70，鉻10-20，鉬6-15，固體潤滑劑5-10，其中所述的鎳鉻鉬組元以元素粉末或預(yù)合金粉末的形式加入，所述的固體潤滑劑由二硫化鉬、石墨和軟金屬按比例構(gòu)成。其制備方法包括配料、混料、成型、燒結(jié)、復(fù)壓五個步驟。本發(fā)明制備的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料在室溫至700℃溫度范圍內(nèi)具有良好耐磨性能和自潤滑減摩性能，具有使用溫度區(qū)間寬和摩擦磨損性能好的的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明制備方法簡單可行，制得的鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料，其寬溫帶自潤滑性能良好，可有效拓展鎳基寬溫帶高溫自潤滑材料市場應(yīng)用前景。
文檔編號C22C19/05GK102337427SQ20111030147
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者劉如鐵, 熊翔, 趙福安 申請人:中南大學(xué)