[发明专利]一种NiAl基合金在二氧化碳环境中的自润滑耐磨损应用

说明书

技术领域

本发明涉及镍铝基合金自润滑耐磨损应用技术领域，尤其涉及一种NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B-5Co-2.5Re合金在CO₂环境中的自润滑耐磨损应用。

背景技术

金属间化合物NiAl熔点高(1638℃)，密度低(5.95g/cm³)，导热性好，抗氧化性、抗腐蚀性以及力学性能优异并且具有良好的自润滑特性。室温下，NiAl的干摩擦磨损受控于压缩塑性变形，其拉伸塑性与硬度、强度、压缩塑性和加工硬化能力相比成为次要的性能指标。多年来，人们从合金化，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NiAl基合金作为高温结构材料的实际应用主要分布于Ni基和Co基高温合金的涂层材料，其高温蠕变强度及其2％的室温拉伸塑性成为限制NiAl基合金广泛应用的主要原因。目前，国内外研究主要分析了NiAl基合金摩擦表面润滑膜与传统的Ni基自润滑合金润滑膜在微观组织结构上的区别，提出了玻璃相与纳米氧化物颗粒组成的玻璃陶瓷润滑膜比纳米氧化物颗粒润滑膜具有更好的减摩耐磨功能的理论。

鉴于实际应用生产中，材料的摩擦磨损性能不仅取决于其摩擦副材料的结构与性质，而且与速度、载荷、环境(温度、湿度，气氛)等工况有着密切的联系，目前，关于NiAl基合金在CO₂环境气氛下的摩擦磨损性能还未见报道；也未见关于CO₂环境气氛下具有自润滑耐磨损特性材料的研究报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种NiAl基合金在CO₂环境中的自润滑耐磨损应用，NiAl基合金为NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B-5Co-2.5Re合金，开辟CO₂作为气体润滑剂进行实际应用的新途径，提供了一种CO₂作为气体润滑剂的实际应用新技术。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种NiAl基合金在CO₂环境中的自润滑耐磨损应用，所述NiAl基合金为NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B-5Co-2.5Re合金，所述CO₂环境中CO₂的质量分数为85％～99.9％，所述CO₂作为气体润滑剂，对磨件材料为陶瓷材料。

优选地，所述陶瓷材料为Si₃N₄或SiC。

优选地，在摩擦磨损过程中，所述对磨件的载荷为5～10N。

优选地，在摩擦磨损过程中，所述对磨件的滑动速度为0.1～0.2m/s。

优选地，所述自润滑耐磨损应用的温度为0～40℃。

优选地，所述NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B-5Co-2.5Re合金在摩擦磨损过程中形成自生润滑膜后的摩擦系数为0.15～0.22。

优选地，所述NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B-5Co-2.5Re合金的磨损率为3.10～5.87×10^-15m³/(m·N)。

本发明提供了一种NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B-5Co-2.5Re合金在CO₂环境中的自润滑耐磨损应用，所述CO₂环境中CO₂的质量分数为85％～99.9％，所述CO₂作为气体润滑剂，对磨件材料为陶瓷材料。本申请中NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B-5Co-2.5Re合金在摩擦磨损过程中，其摩擦表面自形成了润滑膜，NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B-5Co-2.5Re合金的在初始磨合阶段具有较高的摩擦系数(0.42～0.57)，生成润滑膜后摩擦系数明显下降(0.15～0.22)，并具有持久自润滑特征，在CO₂环境气氛下，NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B-5Co-2.5Re合金的磨损率为3.10～5.87×10^-15m³/(m·N)，低于空气环境(磨损率为8.55～35.44×10^-15m³/(m·N))，CO₂环境气氛下的耐磨损性能较空气环境中提高了1.6～6.5倍。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。