[发明专利]含硫高温自润滑镍基合金

说明书

本发明叙述了一种可在大气高温条件下用于各类热引擎和其它高温机构滑动和密封部件的含硫高温自润滑合金及其制备方法

大气及特殊环境下的高温润滑问题是当今摩擦学研究的重点课题之一。该类问题的解决对发展新一代高效能热引擎和先进推进系统及其它高温机构有很大的实际意义。由于高温下润滑油、润滑脂和常用固体润滑剂失效，使润滑变得十分困难，在各类热引擎和其它高温机构中作为摩擦部件使用的工程材料要在苛刻的环境和摩擦学条件下工作，而发生较高的摩擦，并导致严重的磨损失效。

CN1034584A公开的高温自润滑镍基合金存在较低温度下摩擦系数过高和较高温度时耐磨性及耐热性较差等不足，加之最佳实施例合金中昂贵合金元素Nb含量高而使制造成本高，从而降低了该合金的实用性。

本发明的目的是为各类热引擎和其它高温机构等的滑动和密封部件提供一种具有高的强度和耐热性，并在较宽的温度范围内呈现优异耐磨性和自润滑性的含硫高温自润滑镍合金，本发明的另一个目的就是提供该合金的制备方法。

本发明提供的含硫自润滑镍合金的基本化学成分为：C：0-1.2，Mo：3-20，Cr：0-20，Co：3-15，Fe：5-20，S：2-8(重量百分比，下同)，余量为Ni，该合金由含大量合金元素。固溶强化的镍γ相基体和碳化物硬质相及硫化物润滑相构成。

铸造含硫高温自润滑镍基合金的制备方法如下：

合金采用中频感应熔炼，熔模铸造成形的制备工艺，步骤为：

1、配料。选用电解镍、金属钴、纯铁、金属铬，电极石墨碳金属钼(或钼-铁)为原料，硫以FeS形成加入。按比例称取原料，待用。配料前将原料破碎成适当大小的块状，并进行喷砂或研磨处理，除去表面锈蚀和污物。

2、加料。为减小活性金属元素Cr、Mo及元素硫的烧损，采用分批加料法，即先加入镍、钴、铁成分，再依次加入铬、钼、碳成分和FeS。

3.熔炼。熔炼在中频感应炉中进行。

(1)将先加入的镍、钴、铁成分加热到熔化，再将铬钼碳成分加入，加大功率将其熔化。保温1-2分钟。

(2)降低功率加入FeS，控制温度在1320-1360℃，保温5-10分钟，使合金熔体充分合金化。并让生成有益于减摩的硫化物的化学反应充分进行。

(3)加大功率使合金过热。加入占合金总量0.1-1(重量％)的CeO₂粉末，并用大功率搅抖熔池1-2分钟。将合金熔体的温度控制在1380-1520℃的烧注温度。

4、壳型预热。将事先加工焙烧好的熔模铸造壳型预热到400-1000℃的温度待用。

5、浇注。将温度为1380-1520℃的合金熔体平稳、连续地浇入预热好的壳型中。

6、破型取出铸件。随预热炉缓慢冷却后，打破壳型，即得合金铸造毛坯。

具有上述化学成分，并经上述制备方法制得的铸造含硫高温自润滑镍基合金的某些物理机械和摩擦磨损性能如表1，2所示。