[发明专利]一种镍铝共晶合金作为高温自润滑耐磨材料的应用

说明书

技术领域：

本发明涉及镍铝共晶合金的高温自润滑应用技术，具体为一种NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金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，是理想的高温结构材料。NiAl-28Cr-6Mo共晶合金是一种多相NiAl合金，文献1[Johnson，D.R.，Chen，X.F.，Oliver，B.F.，Noebe，R.D.and Whittenberger，J.D.Intermetallics，1995年，3卷，99-113页]中，首先报道了NiAl-28Cr-6Mo共晶合金的制备方法和典型力学性能，该合金的1300K蠕变强度达到160MPa，室温断裂韧性超过20MPa·m^1/2，并且由于合金中含有大量的Al和Cr元素，从而具有优异的抗高温氧化性能和抗热腐蚀性能。中科院金属所通过添加少量合金元素制备了多种NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金，进一步提高了高温强度以及抗氧化性能。NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金目标在于替代Ni基高温合金用于制作先进航空发动机的涡轮导向叶片、涡轮工作叶片和火焰筒骨架等零件。但是，由于其室温脆性问题没有得到根本的解决，还无法投入实际应用。文献2[C.Y.Cui，J.T.Guo，Y.H.Qi，H.Q.Ye.Intermetallics，2002年，10卷，1001-1009页]中，中科院金属所报道了NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金的制备方法如下：采用电解Ni、金属Al、Cr、Mo、Hf以及Ho作为原材料，按照NiAl-28Cr-5.6Mo-0.25Ho-0.15Hf(at.％)的配比，在真空感应炉中熔炼后浇注成块体材料。

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共晶合金作为高温自润滑耐磨材料的应用，它开辟了镍铝共晶合金实际应用的新途径，提供了一种NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金在700℃～900℃作为高温机构滑动部件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：

一种镍铝共晶合金作为高温自润滑耐磨材料的应用，NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金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。

所述的镍铝共晶合金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。

所述的镍铝共晶合金作为高温自润滑耐磨材料的应用，NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金的磨损表面生成1～3μm厚的纳米氧化物保护层。

所述的镍铝共晶合金作为高温自润滑耐磨材料的应用，NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金的摩擦系数为0.20～0.29。

所述的镍铝共晶合金作为高温自润滑耐磨材料的应用，NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金的磨损率为8.5～18m³/mN×10^-14。

本发明具有如下优点：

1、本发明NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金在摩擦表面生成了厚度为1～3μm的纳米氧化物保护层，由于该保护层在高温摩擦磨损中具有自修复性能，700℃～900℃具有持久自润滑性能，摩擦系数和磨损率均低于Ni基合金。

2、本发明NiAl-28Cr-6Mo型共晶合金具有良好的抗高温氧化性能和抗热腐蚀性能，可以分别与SiC、Si₃N₄和Al₂O₃陶瓷材料配副，应用范围比较广。