[发明专利]一种NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B合金作为高温自润滑材料的应用

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-2.5Ta-7.5Cr-1B合金作为高温自润滑材料的应用。

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°C）、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。然而，NiAl由于室温拉伸塑性差、室温断裂抗力低和高温强度不足以及高温蠕变抗力低等问题一直不能广泛的投入实用化。目前NiAl除了作为Ni基和Co基高温合金的涂层材料广泛应用之外，还没有作为高温结构材料和功能材料而得到广泛应用。这是因为人们仅从制备内生和外生复合材料的角度出发，采用固溶强化、第二相强化、氧化物弥散强化(ODS)等方法，提高了NiAl合金的抗高温蠕变性能和室温断裂韧性，但是还难以满足使NiAl基合金同时达到具有足够的室温断裂韧性，可以与高温合金相比拟的蠕变强度，以及2%的室温拉伸塑性的要求。

中国科学院金属研究所与湖南科技大学考虑到摩擦磨损工况下自然的压应力状态，研究了原位内生NiAl-Al2O3-TiC复合材料、NiAl-Cr(Mo)-Ho-Hf共晶合金和NiAl-Cr(Mo)-CrxSy复合材料的摩擦磨损性能。结果发现，室温摩擦磨损工况下，合金的拉伸塑性与硬度、强度、压缩塑性和加工硬化能力相比成为次要的性能指标，其干摩擦磨损受控于塑性变形，具有较好的耐磨损性能；在大气和干摩擦的条件下，合金在700℃～900℃的高温摩擦磨损中可以产生良好的自润滑和耐磨损效果，摩擦系数和磨损率低于Ni基自润滑合金(合金含有W、Mo、Co)，自润滑特性具有持久性。另外，NiAl-Cr(Mo)-CrxSy复合材料在200℃～400℃摩擦表面形成CrxSy润滑膜，产生了自润滑特性，为研制更宽温度范围的NiAl基自润滑材料提供了研究思路。

目前关于NiAl基合金要作为自润滑材料而广泛应用，需主要解决三个问题：①常温至200℃的自润滑性能；②500℃至600℃的自润滑性能；③需解决1000℃的自润滑性能。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺陷，一种NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B合金作为高温自润滑材料的应用。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B合金作为高温自润滑材料的应用，NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B合金作为机构滑动部件用室温至600°C自润滑材料，对磨件材料为SiC、Si₃N₄或Al₂O₃陶瓷材料。

所述的一种NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B合金作为高温自润滑材料的应用，载荷为20～115N，滑动速度为0.2～0.45m/s，滑动摩擦方式为销-盘式旋转滑动或往复式滑动，应用于室温至600°C大气条件下处于摩擦磨损工况的机构滑动部件。

所述的一种NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B合金作为高温自润滑材料的应用NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B复合材料的摩擦系数为0.23～0.29。

所述的一种NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B合金作为高温自润滑材料的应用，NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B复合材料的摩擦表面形成氧化物润滑膜。

所述的一种NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B合金作为高温自润滑材料的应用，NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B复合材料的摩擦表面形成的氧化物润滑膜为B的氧化物润滑膜。