一种高温自润滑型钛铝基复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111085684A(43)申请公布日2020.05.01(21)申请号202010105319.6C22C30/00(2006.01)(22)申请日2020.02.20C22C1/10(2006.01)(71)申请人黄河水利职业技术学院地址475004河南省开封市东京大道1号(72)发明人薛冰仝蓓蓓徐增师黄志伟张孝彦张豫徽马卫东(74)专利代理机构郑州优盾知识产权代理有限公司41125代理人张志军(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B22F1/02(2006.01)C23C18/52(2006.01)B22F1/00(2006.01)C22C1/05(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高温自润滑型钛铝基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种高温自润滑型钛铝基复合材料及其制备方法。该复合材料以镀铌磷酸镁为高温固体润滑剂，以钛铝合金为基体，润滑剂质量为基体质量的4~12%，基体中元素钛、铝质量比为1:1。制备方法：1）对磷酸镁进行表面镀铌；2）按基体质量的4~12%称取表面镀铌的磷酸镁粉，将镀铌磷酸镁与钛铝合金混合得到初始配料；3）将初始配料置于多维摆动式球磨机进行2~4h无球摆动混粉，得到混合均匀的烧结配料；4）将烧结配料置于放电等离子烧结炉进行烧结。本发明制备的复合材料具有优异的高温润滑减摩耐磨性能，且解决磷酸镁作为固体润滑剂导致基体材料强度降低的问题，拓展钛铝基复合材料作为轻质高温结构材料的应用领域。CN111085684ACN111085684A权利要求书1/1页1.一种高温自润滑型钛铝基复合材料，其特征在于：所述复合材料以镀铌磷酸镁为高温固体润滑剂，以钛铝合金为基体，其中高温固体润滑剂的质量为基体质量4~12%，基体中钛元素、铝元素的质量比为1:1。2.根据权利要求1所述的高温自润滑型钛铝基复合材料的制备方法，其特征在于：包含如下步骤：1）对磷酸镁进行表面镀铌得到表面镀铌的磷酸镁粉；2）按基体质量的4~12%称取步骤1）所得表面镀铌的磷酸镁粉，将镀铌磷酸镁粉与钛铝合金混合得到初始配料；3）将步骤2）所得初始配料置于多维摆动式球磨机进行2~4h无球摆动混粉，得到混合均匀的烧结配料；4）将步骤3）所得烧结配料置于放电等离子烧结炉进行烧结制备，得到高温自润滑型钛铝基复合材料。3.根据权利要求2所述的高温自润滑型钛铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1）对磷酸镁进行表面镀铌的方法如下：a）配制含磷酸镁、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮和氢氧化钠的溶液，并将溶液加热至120℃加入硝酸铌进行反应，其中磷酸镁、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮和硝酸铌的重量比为100:1000:2:1；b）将步骤a）反应持续进行1h，停止后室温静置至固体析出沉积；c）将步骤b）所得沉积固体与溶液进行抽滤分离，并用去离子水4次重复冲洗分离固体；d）将步骤c）所得固体置于电热鼓风干燥箱进行3h干燥，干燥温度为70℃。4.根据权利要求2所述的高温自润滑型钛铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4）烧结制备的保护气为氩气，烧结温度为1000℃，升温时间为10分钟，烧结压力为40MPa，1000℃时保温时间为10分钟，当保温保压结束后随炉冷却至室温取出。2CN111085684A说明书1/4页一种高温自润滑型钛铝基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及金属基自润滑复合材料及其制备技术领域，更具体地，涉及一种高温自润滑型钛铝基复合材料及其制备方法。背景技术[0002]钛铝合金密度低、比强度高、比刚度高、耐热性和抗高温蠕变性能好，是综合性能好的轻质高温合金，被视为一种最具应用前景的轻质高温结构材料。然而，钛铝合金存在高温抗磨减摩性能差的缺点，这在一定程度上制约了其发展应用。[0003]为解决这一技术问题，国内外研究学者通过在钛铝合金中添加ZnO、Ti3SiC2、BaF2-CaF2、石墨烯等固体润滑剂获得钛铝基自润滑复合材料，与纯钛铝合金相比，其高温润滑减摩耐磨性能有明显改善。伴随着航空、航天和核能等高新技术发展对发动机、涡轮增压器等所用高温结构材料的强度、减摩、耐磨性能要求越来越高，因而研究与探索新型高温固体润滑剂一直是必要的。[0004]磷酸盐作为一类具有层状主体结构的化合物，其层板内原子间多为共价键结合，层间为范德华力或其它弱的静电相互作用，因此积极开发探索磷酸盐在润滑领域新的应用具有重要的意义。然而，目前磷酸盐在润滑领域的相关研究主要分为两类：润滑油/脂的添加剂（张效胜.层状硅/磷酸盐及其改性材料的合成与摩擦学特性研究[D].太原理工大学，2014.）和固体润滑剂的粘结剂（丁勇.高温润滑涂层的制备及性能研究[D