[发明专利]一种铜基粉末冶金自润滑耐磨材料及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明公开了铜基粉末冶金自润滑耐磨材料及其制备工艺，特别是指适用于直升机传动系统用的铜基粉末冶金自润滑耐磨材料及其制备工艺。属于粉末冶金材料制备技术领域。

技术背景

传动系统是直升机关键运动部件之一，其性能的优劣直接反映直升机的整体性能和可靠性，其中，耐磨部件起到将两个不同转速、不同材料的零件分开和滑动支承的作用，承受较大的扭转力，其通常在油润滑状态下工作，当润滑系统故障或失效时，整个传动系统处于干运转状态，此时，要求耐磨构件具有一定的干运转能力，以确保直升机能安全返舰。

国外航空发达国家对高性能传动系统的技术保密性极强，严禁核心技术向我国出口或转移，并形成了对直升机传动技术和全球市场的垄断，使得我国传动系统的总体水平不高。目前，欧洲直升机传动系统主减TBO（在规定的条件下，产品从开始使用到首次翻修的工作时间）达到2000小时以上，干运转达到30分钟，而我国直升机的主减TBO仅为国外TBO的五分之一，对干运转能力无要求。国内直升机传动系统的耐磨构件采用铸造锡青铜材料，使用中存在干运转能力差，正常润滑条件下存在过度磨损和构件断裂现象，无法形成支撑作用，严重影响直升机的飞行安全。

随着我国对直升机性能要求的不断提高，传动系统所面临的服役条件和工况越发严苛，现有铸造锡青铜材料已无法满足直升机的各项性能要求，因此，研发新的满足直升机服役条件的自润滑耐磨材料成为必要。常用的耐磨材料包括：高分子材料、陶瓷材料、烧结铁基材料和烧结铜基材料，高分子材料强度低，使用温度低（不超过100℃），使用寿命短，自润滑能力不足；陶瓷材料虽有较高的抗弯性能和断裂韧性，但其抗冲击性能较差，干运转及自润滑能力不足且价格昂贵，烧结铁基材料具有高硬度、韧性好和耐磨性优良等优点，但与配对钢件具有亲和性，磨损较大且自润滑能力差，以上材料均不适合作为直升机耐磨自润滑材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种组分配比合理、是为了解决直升机传动系统耐磨构件的使用寿命及可靠性等问题，提供一种直升机传动系统用粉末冶金自润滑耐磨材料及其制备工艺，使材料满足使用寿命和可靠性要求。

本发明一种铜基粉末冶金自润滑耐磨材料，包括下述组分，按质量百分比组成：

镍          0.5～4

石墨        0.5～4

二硫化钼    0.5～3，余量为铜。

本发明一种铜基粉末冶金自润滑耐磨材料，所述镍的粒度为100～200目，石墨的粒度为50～100目，二硫化钼胶粒粉剂，纯度≥96%，铜的粒度为100～200目。

本发明一种铜基粉末冶金自润滑耐磨材料的制备工艺，包括以下步骤：

按设计的铜基粉末冶金自润滑耐磨材料组分配比分别称取各组分，混合均匀，得到混合料，向混合料中添加航空煤油并混合均匀后，压制、保护气氛烧结，得到粉末冶金耐磨材料。

本发明一种铜基粉末冶金自润滑耐磨材料的制备工艺，航空煤油的添加量占混合料体积的1～3%。

本发明一种铜基粉末冶金自润滑耐磨材料的制备工艺，所述压坯的压制压力为200～300MPa。

本发明一种铜基粉末冶金自润滑耐磨材料的制备工艺，所述烧结工艺条件为：控制烧结炉内压力为0～0.1MPa，升温至450～600℃后，控制烧结炉内压力为0.2～0.28MPa，继续升温至830～880℃，保温2-3小时。

本发明一种铜基粉末冶金自润滑耐磨材料的制备工艺，所述保护气氛为氢气或氮气。

有益效果：

本发明在材料设计方面，采用了镍粉作为合金组元的铜基粉末冶金自润滑耐磨材料，获得了新的材料基体；并且采用二硫化钼获得了所需要的良好的自润滑效果；采用梯度升温和分阶段加压的加压烧结方式，保证材料的致密化和各组元反应充分；本发明获得的自润滑耐磨材料的主要物理机械性能见表1。本发明获得的自润滑耐磨材料能满足直升机传动系统耐磨构件的使用寿命及可靠性要求（具体性能见实施例）。

表1自润滑耐磨材料主要物理机械性能

具体实施方式

实施例1：

粉末冶金自润滑耐磨材料组元为：0.5镍、0.5石墨、0.5二硫化钼、98.5铜，以上组分参数为质量百分比数据。