[发明专利]一种镍铝基复合材料作为高温自润滑耐磨材料的应用

说明书

技术领域：

本发明涉及镍铝基复合材料的高温自润滑应用技术，具体为一种NiAl-Al₂O₃-TiC复合材料作为高温自润滑耐磨材料的应用。

背景技术：

金属间化合物NiAl是理想的高温结构材料，具有高熔点(1640℃)、高导热率(70～80W/m·K)、低密度(5.86g/cm³)以及优异的抗氧化性能等优点。中国科学院金属研究所通过热压放热反应合成了NiAl-Al₂O₃-TiC复合材料，该复合材料具有较高硬度、强度和断裂韧性，目标在于替代Ni基高温合金用于制作先进航空发动机的涡轮导向叶片、涡轮叶片和火焰筒骨架等零件。但是，由于其室温拉伸塑性为零的缺点没有得到根本的解决，目前还无法实际应用。NiAl-Al₂O₃-TiC复合材料采用Ni粉、Al粉、TiO₂粉和碳黑做为原材料，通过真空热压原位合成的方法制成块体材料，并采用热等静压处理以提高块体材料的致密度。文献1[姜东涛博士学位论文《原位内生多相NiAl基复合材料的反应合成、组织结构与性能》，中国科学院金属研究所，1998年]和文献2[D.T.Jiang，J.T.Guo，D.L.Lin，C.X.Shi.METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS，2000年，31卷，1692页]中，报道了NiAl-Al₂O₃-TiC复合材料的制备方法如下：将Ni粉(纯度98wt％，粒度＜1μm)、Al粉(纯度98wt％，粒度＜13μm)、TiO₂粉(纯度98wt％，粒度＜10μm)和碳黑(纯度99.9wt％、粒度＜1μm)，按名义成分为NiAl-10Vol.％(TiC+Al₂O₃)(其中TiC颗粒的体积分数为6％，Al₂O₃颗粒的体积分数为4％)均匀混合后，放入石墨模具内冷压成块体毛坯。将块体毛坯置于真空热压感应炉内升温至1350℃保温保压30min，然后随炉冷却至室温，最后将块体材料在1300℃/200MPa条件下进行热等静压处理3小时。

相关文献报道过二元NiAl合金以及单一增强相的NiAl-TiB₂复合材料的室温摩擦磨损性能。高温摩擦磨损方面只报道过Ni-17.5Al-15Ti-15C(at.％)粉末制备的TiC/(NiAl-Ni₃Al)复合材料的摩擦磨损性能，该复合材料主要由Ni₃Al相组成，含少量的NiAl相，最高摩擦磨损温度为600℃，对磨件材料为Ni基高温合金，摩擦系数为0.4。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种镍铝基复合材料作为高温自润滑耐磨材料的应用，它开辟了NiAl基复合材料实际应用的新途径，提供了NiAl-Al₂O₃-TiC复合材料在700℃～900℃作为高温机构滑动用高温自润滑耐磨材料的应用技术，采用本发明的高温机构滑动部件能获得优异的持久自润滑性能和较强的耐磨性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种镍铝基复合材料作为高温自润滑耐磨材料的应用，NiAl-Al₂O₃-TiC复合材料作为高温机构滑动部件用高温自润滑耐磨材料，对磨件材料为SiC、Si₃N₄或Al₂O₃陶瓷材料。

所述的镍铝基复合材料作为高温自润滑耐磨材料的应用，耐磨材料的最大载荷不超过30N，最大滑动速度不超过0.5m/s，应用于700℃～900℃大气条件下处于摩擦磨损工况的高温机构滑动部件。

所述的镍铝基复合材料作为高温自润滑耐磨材料的应用，NiAl-Al₂O₃-TiC复合材料的磨损表面生成1～3μm厚的纳米氧化物保护层。

所述的镍铝基复合材料作为高温自润滑耐磨材料的应用，NiAl-Al₂O₃-TiC复合材料的摩擦系数为0.22～0.29。