[发明专利]一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料，包括固体润滑相PbAgPt、可控剂InPbCdPt‑SiB和基体TiBWNbCr，真空气雾化制备出球形结构PbAgPt固体润滑相、球形结构InPbCdPt‑SiB可控剂、球形TiBWNbCr基体；采用激光熔融沉积技术将PbAgPt粉末与TiBWNbCr粉末制备成具有正余弦微孔结构的TiBWNbCr基滑块复合材料；将可控剂InPbCdPt‑SiB熔渗到TiBWNbCr‑PbAgPt正余弦结构孔中，得到一种以PbAgPt为固体润滑相以InPbCdPt‑SiB可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料，具有化学反应稳定、组织结构致密、纯度高的优点。

技术领域

本发明涉及一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料及其制备方法，属于自润滑材料技术领域。

背景技术

钛基合金材料因强度高、耐蚀性好、低温性能好、导热系数大、弹性模量大等优点【柳红豆，杨爱民，刘峰，自润滑材料的研究现状[J]，热加工工艺，2018，2:5-10】，是高温、高压极端作业条件下航空航天涡轮滑块优选材料。材料摩擦磨损是制约滑块服役精度、使用寿命与推进力的关键因素【岳灿甫，真空气雾化制粉技术及其应用.中国造船工程学会，2012船舶材料与工程应用学术会议论文集，中国造船工程学会:中国造船工程学会，2012:6】。如何更好地提高钛合金在高温高载等状态下的摩擦磨损性能逐渐成为近年来研究热点【刘如铁，李溪滨，程时和，金属基固体自润滑材料的研究概况[J]，粉末冶金工业，2001，11(3):51-56】。本发明制备的一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料，具有杰出的机械学性能，能满足在高温、高载、强辐射等极端工况下滑块的摩擦磨损需求。制备过程为真空气雾化制备可用于激光熔融沉积PbAgPt球形粉末，将InPbCdPt与SiB混合粉复合成InPbCdPt-SiB球形粉末，将Ti、B、W、Nb与Cr等混合粉末制备成激光熔融沉积TiBWNbCr球形粉末。利用激光熔融沉积PbAgPt与TiBWNbCr得到一种具有正余弦微孔结构TiBWNbCr-PbAgPt复合材料。利用真空-压力熔渗设备将可控剂InPbCdPt-SiB熔渗到TiBWNbCr-PbAgPt正余弦结构孔中。在摩擦过程中，利用固体润滑相PbAgPt确保TiBWNbCr基滑块复合材料的润滑性能，利用可控剂InPbCdPt-SiB实现摩擦性能的稳定性，从而实现TiBWNbCr基滑块复合材料摩擦磨损性能的可控性。这种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料制备方法简易，易于操作与控制，制备出的材料性能优异，能够提高TiBWNbCr材料使用精度与服役寿命，为钛基自润滑复合材料在航空航天、冶金建材、能源机械、海洋深潜与地球勘探等领域滑块制备提供了一定的实验方法与参考依据。

发明内容

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料，包括固体润滑相PbAgPt、可控剂InPbCdPt-SiB和基体TiBWNbCr，基体Ti、B、W、Nb、Cr元素各原子比(at.%)为(55-60):20:(8-12):3:(2-5)；固体润滑相元素Pb、Ag、Pt原子比(at.%)为(3-5):7:(4-9)，基体材料TiBWNbCr与固体润滑相PbAgPt质量比(wt.%)为1:(0.2-0.5)；可控剂中InPbCdPt与SiB颗粒质量比(wt.%)为2:(3-5)，可控剂InPbCdPt-SiB与基体TiBWNbCr质量比(wt.%)为1:(3-5)。

基体元素为Ti、B、W、Nb、Cr单质粉末；固体润滑相元素为Pb、Ag、Pt单质粉末；可控剂元素为In、P、Si、Pt单质粉末和SiB颗粒；各单质粉末粒径为35-65μm，SiB颗粒直径为300nm-250μm，纯度为97.5-99.9%。

一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)备料：按照上述比例称取基体Ti、B、W、Nb、Cr单质粉末，固体润滑相Pb、Ag、Pt单质粉末，可控剂In、P、Si、Pt单质粉末和SiB颗粒作为原始配料；