[发明专利]添加二硫化钨自润滑纳米颗粒的铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种添加二硫化钨自润滑纳米颗粒的铝基复合材料及其制备方法，该制备方法为：将二硫化钨粉末、铜粉和铝粉混合、冷却，得到复合粉体；将复合粉体进行烧结，得到复合坯锭；待铸造铝合金熔化后，在铝合金熔体内加入复合坯锭，搅拌，得到混合物；将混合物降温至半固态后，持续搅拌，得到精炼金属溶液；将铸模预热，将升温后的精炼金属溶液浇铸成二硫化钨纳米颗粒增强铝基复合材料铸坯；将该复合材料铸坯进行热处理即可；本发明在现有铸造铝合金中加入二硫化钨自润滑纳米颗粒以及铜粉，铜元素的加入可以使复合材料的基体中生成耐高温沉淀相；添加二硫化钨自润滑纳米颗粒，能显著降低铝合金材料的摩擦系数，从而提高复合材料的高温耐磨性。

技术领域

本发明属于铝合金复合材料技术领域，具体涉及一种添加二硫化钨自润滑纳米颗粒的铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

铝合金材料由于其轻质和耐腐蚀等优异性能在工业中得到了广泛应用。然而，铝合金材料的低耐磨性限制其在汽车及航天重要构件领域的应用前景。事实上，铝的固有特性决定了铝合金的低耐磨性。铝的弹性模量低，是一种具有高摩擦系数的软质金属。因此，必须对铝基体的成分及增强相加以改进，生产出一种具有高温耐磨性的铝基复合材料，使其在高温下仍具有较高的硬度以及耐磨性。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的首要目的是提供一种添加二硫化钨自润滑纳米颗粒的铝基复合材料。

本发明的第二个目的是提供上述复合材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种添加二硫化钨(WS₂)自润滑纳米颗粒的铝基复合材料，其包括如下组分：

优选地，二硫化钨(WS₂)粉末的粒径为10-100nm。

优选地，铜粉的粒径为10-100μm。

优选地，固体溶剂为铝粉，固体溶剂的粒径为10-100μm。

一种上述的添加二硫化钨(WS₂)自润滑纳米颗粒的铝基复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将二硫化钨(WS₂)粉末、铜粉和固体溶剂在高能球磨机内混合、冷却，得到复合粉体；

(2)将复合粉体在真空热压炉内进行烧结，得到复合坯锭；

(3)将铸造铝合金融化后，在700-800℃下加入复合坯锭，搅拌10-30min，得到混合物；

(4)将混合物降温至550-620℃进行半固态搅拌，之后稳定搅拌20-25min，得到含二硫化钨(WS₂)纳米颗粒的精炼金属溶液；

(5)将铸模预热至250±10℃，将含二硫化钨(WS₂)纳米颗粒的精炼金属溶液在700-750℃下浇铸成二硫化钨(WS₂)纳米颗粒增强铝基复合材料铸坯；

(6)将二硫化钨(WS₂)纳米颗粒增强铝基复合材料铸坯进行热处理，得到添加二硫化钨(WS₂)自润滑纳米颗粒的铝基复合材料。

优选地，步骤(1)中，二硫化钨(WS₂)粉末的粒径为10-100nm，铜粉的粒径为10-100μm，固体溶剂的粒径为10-100μm。

优选地，步骤(1)中，固体溶剂的质量占复合粉体质量的30％以上。

优选地，步骤(1)中，高能球磨机的球料比为10:1-30:1，转速为300-800rpm，球磨时间为240-600min，球磨气氛为真空或氩气保护。