[发明专利]一种氧化锆基高温自润滑块体材料

说明书

技术领域

本发明叙述了一种氧化锆基高温自润滑块体材料。

背景技术

宇航、交通运输和能源等工业部门的激烈竞争，对材料的耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳和高温性能等提出了愈来愈苛刻的要求，在﹣100—1000℃较广的温度范围、在高转速、重载荷条件下工作时，零部件一般不能采用润滑油和润滑脂进行润滑，而必须采用新型的固体润滑材料。而航空航天以及核能等高技术领域的发展，使得材料在高温条件下的摩擦、磨损和润滑问题日益受到重视, 迫切要求发展相适应的高温自润滑材料。

中国专利CN 102173716 A公开了一种类陶瓷耐高温摩擦材料及其制备方法。该材料的摩擦系数在0.40-0.70之间，最高使用温度不超过400℃。中国专利号CN 102433101 A公布了一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料。该材料在350℃时摩擦系数为0.40，最高使用温度同样不超过400℃。中国专利号是CN 1594621 A公布了一种铜基粉末冶金摩擦材料。该材料摩擦系数在0.30-0.65之间，室温和300℃时磨损较小，100-300℃和300℃以上时磨损较大，可在500℃及以下温度使用。由此可见目前公布的材料其使用温度多集中在500℃以下，远不能满足现代社会的发展，目前急需一种可以在800-1000℃的温度下使用的高温耐磨材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化锆基高温自润滑块体材料。

本发明使用部分稳定ZrO₂、Mo、BaF₂-CaF₂等粉体，经真空热压烧结，制备了ZrO₂-Mo-BaF₂-CaF₂高温自润滑块体材料。

一种氧化锆基高温自润滑块体材料，其特征在于该材料通过下列步骤来制备：

A分别称取质量百分数为BaF₂ 62%和CaF₂ 38%的粉体，球磨混匀，用20-30MPa的压力将混合反应物料在金属模具中压为反应胚体；把胚体放入石墨模具中用真空热压炉烧结，在烧结温度为900℃-1100℃，保温10-30分钟的条件下制备得到BaF₂-CaF₂块体，粉碎得到BaF₂-CaF₂粉体；

B分别称取摩尔百分数为ZrO₂ 97%和Y₂O₃ 3%的粉体，在高能球磨中机械合金化30-60小时制备部分稳定ZrO₂；

C分别称取质量百分数为Mo 5-30%，BaF₂-CaF₂ 5-30%，部分稳定ZrO₂ 为余量的粉体，球磨混匀；把混合好的粉体放入石墨模具中用真空热压炉烧结，在烧结温度为1100℃-1400℃，保温20-60分钟，加25-45MPa压力的条件下制备得到ZrO₂-BaF₂-CaF₂-Mo高温自润滑块体材料。

本发明使用ZrO₂陶瓷作为基体相，利用Mo来强化基体，用BaF₂-CaF₂共晶作为高温固体润滑剂来提供高温润滑，从而得到摩擦和磨损性能均较优异的ZrO₂陶瓷。

该方法所需设备简单、周期短、成本低，制备的材料具有优异的高温（1000℃）摩擦学性能。

采用排水法进行密度测试，材料密度为6.00-6.30 g/cm³。硬度测定条件为载荷1000ｇ，作用时间10ｓ，材料的硬度为900-1200MPa。

采用HT-1000高温摩擦实验机测试摩擦系数，用表面粗糙度计测磨损率，滑动速度为0.2 m/s，载荷10N，对偶材料为SiC陶瓷，测试温度为室温，600℃，800℃，1000℃。在1000℃时，材料的摩擦系数为0.24-0.32，磨损率为9.46×10^-5-6.28×10^-4mm³/Nm。本发明制备的材料性能的离散度不大于10%，材料性能重现性好。

本发明材料可以在航空航天、能源以及核能等高技术领域作为高温耐磨部件使用。

具体实施方式

实施例1：