[发明专利]一种宽温域连续自润滑型镍铝基自润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种宽温域连续自润滑型镍铝基自润滑复合材料及其制备方法，以镍铝合金粉、银粉和硼酸镁粉为原料制备而成，其中银粉质量百分含量2~8%，硼酸镁粉质量百分含量2~8%，余量为镍铝合金粉。复合材料组织结构均匀，润滑相与基体间结合紧密，具备良好的宽温域连续润滑性能和减摩耐磨性能。制备方法如下：按质量百分比称量镍铝合金粉、银粉和硼酸镁粉，得到原始配料；将原始配料置于行星式球磨机中进行机械合金化，得到混合均匀的烧结配料；将烧结配料放入石墨磨具中，在氩气真空保护下采用放电等离子烧结制备，得到宽温域连续自润滑型镍铝基自润滑复合材料。本发明的制备方法工艺简单、参数易控，制备过程安全环保，适于规模化生产。

技术领域

本发明涉及金属基自润滑复合材料及其制备技术领域，更具体地，涉及一种具有宽温域连续自润滑功能的新型镍铝基自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

镍铝合金因具有低密度、高强度、高比模量和良好高温抗氧化能力等优异性能，已为航空、航天和核能工程等高新技术领域最具发展前景的理想轻质结构材料。然而，镍铝合金在干滑动摩擦工况下具有较高的摩擦系数和磨损量，这在很大程度上限制了其在高新技术领域中的广泛应用。

为解决这一技术问题，国内外研究学者通过在镍铝合金中添加WS₂、Ag、ZnO、CaF₂、石墨烯等固体润滑剂制得镍铝基自润滑复合材料，与镍铝合金相比，其摩擦学性能有明显改善。这代表着下一代新型轻质结构材料的发展方向，研究与开发新型固体润滑剂是非常有价值的探索。

航空、航天和核能工程等高新技术领域中严峻工况下结构材料的摩擦、磨损和润滑问题是影响整个系统可靠性和寿命的主要因素，因此迫切需要发展在宽温域具有良好机械强度和摩擦学性能的固体自润滑材料。然而，传统固体润滑剂存在缺陷和局限性：固体润滑剂通常是以牺牲基体材料强度为代价来改善材料摩擦学性能；固体润滑剂通常只能在较窄温度区间具有润滑作用，超出使用温度范围则会导致润滑失效甚至导致严重事故。

为解决这一技术问题，本发明提出银和硼酸镁组合与镍铝合金制备镍铝基复合材料，银作为中低温润滑相、硼酸镁作为增强相和高温润滑相、镍铝合金作为基体。该复合材料有望成为具有宽温域连续自润滑功能的新型结构材料，从而进一步拓展镍铝基自润滑复合材料的工程化应用领域，这意味着本发明研究有着重要的理论与实际意义。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种宽温域连续自润滑型镍铝基自润滑复合材料，该复合材料中银和硼酸镁均匀分布，且与基体间结合紧密，具有良好的宽温域连续自润滑性能。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种宽温域连续自润滑型镍铝基自润滑复合材料的制备方法，该方法工艺简单、参数易控，制备过程安全环保，适合大规模工业化生产。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种宽温域连续自润滑型镍铝基自润滑复合材料，所述复合材料以镍铝合金粉、银粉和硼酸镁粉为原料制备而成，其中银粉质量百分数为2~8%，硼酸镁粉质量百分数为2~8%，余量为镍铝合金粉。

本发明中，所述银粉平均粒径15μm，硼酸镁粉平均粒径25nm，镍铝合金粉平均粒径25μm。

本发明中，所述银作为中低温润滑相，硼酸镁作为增强相和高温润滑相，银粉和硼酸镁粉具备优异的协同润滑效应。

为解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种放电等离子烧结制备上述宽温域连续自润滑型镍铝基自润滑复合材料的方法，该方法包含下述步骤：

（1）按重量配比称取镍铝合金粉、银粉和硼酸镁粉，得到原始配料；

（2）将原始配料置于行星式球磨机中进行机械合金化，得到混合均匀的烧结配料；

（3）将烧结配料放入石墨磨具中，氩气真空保护下采用放电等离子烧结制备，得到宽温域连续自润滑型镍铝基自润滑复合材料。