[发明专利]含固体润滑剂的仿晶格结构高熵合金基自润滑复合材料

说明书

本发明涉及一种含固体润滑剂的仿晶格结构高熵合金基自润滑复合材料，该复合材料由具有多孔结构的基体及填充在所述基体中的含有磷酸铝铬作为粘结剂的固体润滑剂构成；所述基体是指以高熵合金粉末为原料，采用选择性激光熔化成形或选择性电子束熔化成形等金属3D打印技术制备而成的仿晶格结构的多孔高熵合金。本发明复合材料具有轻质、高强韧、在宽温域摩擦学性能良好的特点，在航空、航天和武器等高新技术领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及含固体润滑剂的仿晶格结构高熵合金基自润滑复合材料。

背景技术

金属基自润滑材料能够在重载、高温、深冷、真空或冲击等极端苛刻工况中提供较好的润滑作用，广泛应用于能源、冶金、武器、航空和航天等领域。金属基自润滑复合材料按照基体金属的不同，可分为铜基、铁基、钴基和镍基等系列，一般采用粉末冶金技术将固体润滑剂复合入金属基体制备而成。但这种采用混元法制备的复合材料中，固体润滑剂均匀分散在金属基体中，而固体润滑剂的加入会恶化材料的力学性能，造成其承载能力低和强韧性较差，在重载、冲击等工况下服役时容易发生断裂，可靠性较低。此外，目前常用的金属基自润滑复合材料的密度均高于6.5g/cm³，在保持其力学和摩擦学性能的前提下降低其密度具有重要的意义。

高熵合金是一类新型金属材料，其强韧性、耐磨性和耐高温性能优于常规金属材料，作为自润滑材料的基体能够同时改善其力学性能和摩擦学性能。中国专利ZL201610443672.9公开了一种高熵合金基自润滑复合材料及其制备方法，通过该技术能够制备性能较好的高熵合金基宽温域自润滑复合材料。然而，该技术属于传统的粉末冶金技术，所制备的复合材料力学和摩擦学性能仍然较差。

因此，如何获得兼具轻质、高强韧且具有良好宽温域自润滑性能的新型自润滑复合材料是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种轻质、高强韧、在宽温域摩擦学性能良好的含固体润滑剂的仿晶格结构高熵合金基自润滑复合材料。

为解决上述问题，本发明所述的含固体润滑剂的仿晶格结构高熵合金基自润滑复合材料，其特征在于：该复合材料由具有多孔结构的基体及填充在所述基体中的含有磷酸铝铬作为粘结剂的固体润滑剂构成；所述基体是指以高熵合金粉末为原料，采用选择性激光熔化成形或选择性电子束熔化成形等金属3D打印技术制备而成的仿晶格结构的多孔高熵合金。

所述仿晶格结构的多孔高熵合金是由具有点阵结构的单胞周期性排列而成的，该单胞的点阵结构是指简单立方、面心立方、体心立方、面心-体心立方、密排六方中的一种。

所述单胞的点阵结构的棱边长为0.1~5mm，且构成单胞点阵的高熵合金连接杆截面为圆形、椭圆形或多边形，其等效直径为0.02~3mm。

所述具有点阵结构的单胞通过三维周期性排列构成仿晶格结构，且单胞数量大于4个。

所述仿晶格结构的多孔高熵合金的孔隙尺寸为0.01~3mm。

所述高熵合金粉末是指Co、Cr、Fe、Ni、Ti、Al、Cu、Zn、Nb、Ta、Zr、Pb、Sn、W、Mo、V、C、Si、B、N元素中的3种或以上组成。

所述所述含有磷酸铝铬作为粘结剂的固体润滑剂是指将固体润滑剂粉末和质量浓度为60%的磷酸铝铬溶液按1：1~10的质量比混合均匀所形成的浆料。

所述固体润滑剂是指粉末状的石墨、六方BN、MoS₂、WS₂、NbSe₂、PbO、BaF₂、CaF₂、CeF₃、Ce₂O₃、Ag中的一种或者几种。