一种宽温域自润滑赛隆基复合材料.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CN108002844A(43)申请公布日2018.05.08(21)申请号201711175488.1C22C29/00(2006.01)(22)申请日2017.11.22(71)申请人中国科学院兰州化学物理研究所地址730000甘肃省兰州市城关区天水中路18号(72)发明人乔竹辉孙奇春杨军尹兵程军朱圣宇(74)专利代理机构兰州中科华西专利代理有限公司62002代理人周瑞华(51)Int.Cl.C04B35/599(2006.01)C04B35/64(2006.01)B22F3/105(2006.01)C22C1/05(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种宽温域自润滑赛隆基复合材料(57)摘要本发明公开了一种宽温域自润滑赛隆基复合材料，称取60～80wt%的赛隆和20～40wt%的铜包石墨，然后将其置于球磨机中混合，得到粒径为1～20μm的混合粉末；随后将混合粉末装入石墨模具中，置于放电等离子烧结炉中烧结；烧结参数为：真空度为10-2～10-1Pa，升温速度为100～150ºC/min，烧结温度为1350～1500ºC，压力为30～40MPa，保温时间5～10min；烧结结束后，随炉冷却至室温得到赛隆基复合材料。本发明所述赛隆基复合材料可实现在室温～600ºC范围内呈现出优异的自润滑性能和抗磨损性能，特别适用于在宽温域服役工况下仍要求保持低摩擦磨损的特殊工件。CN108002844ACN108002844A权利要求书1/1页1.一种宽温域自润滑赛隆基复合材料，其特征在于称取60～80wt%的赛隆和20～40wt%的铜包石墨，然后将其置于球磨机中混合，得到粒径为1～20μm的混合粉末；随后将混合粉末装入石墨模具中，置于放电等离子烧结炉中烧结；烧结参数为：真空度为10-2～10-1Pa，升温速度为100～150ºC/min，烧结温度为1350～1500ºC，压力为30～40MPa，保温时间5～10min；烧结结束后，随炉冷却至室温得到赛隆基复合材料。2.如权利要求1所述的基复合材料，其特征在于所述赛隆的组成为Si4Al2O2N6。2CN108002844A说明书1/3页一种宽温域自润滑赛隆基复合材料技术领域[0001]本发明涉及一种宽温域自润滑赛隆基复合材料，该材料在室温～600ºC下具有良好的自润滑性能和良好的抗磨损性能。背景技术[0002]赛隆陶瓷复合材料以其优异的机械性能、高温性能及化学稳定性，在航空航天、发动机部件、刀具、冶金、化工机械、医学等方面均具有十分诱人的应用前景。但作为摩擦学材料也有其缺点，突出的问题是在干摩擦下特别是在高温下的摩擦系数和磨损率都比较高，这在很大程度上限制了其在宽温域摩擦领域的应用。因此，改善赛隆陶瓷复合材料在宽温域的摩擦学性能的研究日益受到人们的重视，已经成为当前材料科学和摩擦学领域的前沿课题之一。[0003]从摩擦学的基本理论分析，要降低陶瓷材料的摩擦和磨损，就要在其表面提供或生成一层剪切强度较低的膜。这种膜不仅有利于降低陶瓷的摩擦系数，而且还可以阻止表面微凸体与对偶件表面的直接接触，增大承载面积，使垂直于滑行方向的压力和接触点处的正交切应力降低，从而抑制接触区域裂纹的萌生，达到降低陶瓷材料磨损率的目的。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种在室温至600ºC范围内具有良好的自润滑性能和抗磨损性能的赛隆基复合材料。[0005]本发明通过添加铜包石墨，利用固态润滑组元易拖敷、摩擦系数低以及在高温下易发生摩擦化学反应的特点，在摩擦表面形成连续的固体润滑层，从而赋予赛隆陶瓷复合材料在宽温域以润滑特性和抗磨损性能。[0006]一种宽温域自润滑赛隆基复合材料，其特征在于称取60～80wt%的赛隆和20～40wt%的铜包石墨，然后将其置于球磨机中混合，得到粒径为1～20μm的混合粉末；随后将混合粉末装入石墨模具中，置于放电等离子烧结炉中烧结；烧结参数为：真空度为10-2～10-1Pa，升温速度为100～150ºC/min，烧结温度为1350～1500ºC，压力为30～40MPa，保温时间5～10min；烧结结束后，随炉冷却至室温得到赛隆基复合材料。[0007]所述赛隆的组成为Si4Al2O2N6。[0008]采用阿基米德原理测量材料的密度。摩擦磨损实验采用HT-1000高温摩擦磨损试验机进行评价，对偶球为Si3N4陶瓷，载荷为5N，滑动线速度为0.10m/s，摩擦半径为4mm，行程为200m，测试温度为25ºC、200ºC、400ºC、600ºC和800ºC。密度、摩擦系数和磨损率为3次试验平均值。[0009]本发明所述宽温域自润滑赛隆基复合材料具有以下优点：1、赛隆基复合材料由原位生成的结合