CN106498232B - 一种镍铝基自修复复合材料的制备方法 - Google Patents
一种镍铝基自修复复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106498232B CN106498232B CN201610868819.9A CN201610868819A CN106498232B CN 106498232 B CN106498232 B CN 106498232B CN 201610868819 A CN201610868819 A CN 201610868819A CN 106498232 B CN106498232 B CN 106498232B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel
- aluminium base
- powder
- base self
- self
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
- C22C32/0005—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with at least one oxide and at least one of carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
Abstract
本发明公开了一种镍铝基自修复复合材料的制备方法,以镍粉、铝粉、蛇纹石粉和碳化钛粉为原料制备而成,其中镍粉57.8—63.1%、铝粉31.2—33.9%、蛇纹石粉2—8%克和碳化钛粉1—0.3%;将上述原料置于振动力为9000N的高频振动混料机,振动混料15分钟,得到混合均匀的烧结配料,将上述烧结配料放入石墨磨具中,采用放电等离子烧结制备,得到镍铝基自修复复合材料;该方法制备的镍铝基自修复复合材料具有良好的抗磨减摩和自修复性能,且制备工艺简单、参数易控、成本低,适于批量生产和推广。
Description
技术领域
本发明涉及金属基复合材料及其制备技术领域,更具体地,涉及一种镍铝基自修复复合材料的制备方法。
背景技术
镍铝合金具有低密度、高强度、高熔点、高抗氧化和高抗腐蚀等优异性能,作为一种结构材料应用广泛,但镍铝合金抗磨减摩性能差在一定程度上限制它的应用范围。
为解决这一问题以扩大其应用领域,研究者们通过在镍铝合金中添加ZnO、Ti3SiC2、石墨烯等添加剂制得镍铝基复合材料,与镍铝合金相比,其抗磨减摩性能有明显改善,已广泛应用于航空、航天、军事、核电和热能工程等领域,如涡轮增压器、燃气轮机和航空发动机等。
高新技术领域的飞速发展使得结构材料的服役工况日益严峻,如高温、高压、重载等,因而新型添加剂的研究与开发是非常有价值的探索。蛇纹石作为添加剂已成为一种降低机械零部件摩擦磨损的有效途径。蛇纹石作为润滑油添加剂的研究表明,蛇纹石添加后的摩擦表面能够形成一层具有较高硬度和较高光洁度的自修复膜,从而表现出良好的抗磨减摩性能。然而,严峻工况条件下润滑油分子结构易变化等因素导致其丧失原有的优良性能,此时蛇纹石作为添加剂失去意义从而限制了其应用范围。
为解决这一技术问题,本发明提出蛇纹石作为添加剂直接与镍铝合金复合制备镍铝基复合材料,有望满足复合材料在严峻干滑动摩擦工况下具有良好的自修复和抗磨减摩性能。
目前,金属基复合材料领域中相近发明专利“一种含云母粉钛铝基自修复复合材料的制备方法”(申请号201610030921.1)、采用放电等离子烧结法成功制备了含云母粉钛铝基自修复复合材料,但其存在着一个难以克服的问题,即云母粉添加导致了基体硬度降低,从而影响了钛铝基复合材料的推广使用。
为解决这类技术问题,本发明提出引入镍铝基复合材料增强添加剂碳化钛,可用以改善因蛇纹石添加而导致镍铝基复合材料基体硬度降低问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镍铝基自修复复合材料的其制备方法,该方法制备的镍铝基自修复复合材料具有良好的抗磨减摩和自修复性能,且制备工艺简单、参数易控、成本低,适于批量生产和推广。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种镍铝基自修复复合材料的制备方法,包含如下步骤:a)、按质量百分比称量镍粉57.8—63.1%、铝粉31.2—33.9%、蛇纹石粉2—8%和碳化钛粉1—3%,配备原料,蛇纹石和碳化钛作为添加剂,协同改善复合材料的抗磨减摩和自修复性能;所述的镍粉平均粒径25μm,纯度大于99%;所述的铝粉平均粒径20μm,纯度大于99%;所述的蛇纹石粉平均粒径20μm,纯度大于98%;所述的碳化钛粉平均粒径20μm,纯度大于99%;b)、将上述原料置于振动力为9000N的高频振动混料机,振动混料15分钟,得到混合均匀的烧结配料;c)、将上述烧结配料放入石墨模具 中,采用放电等离子烧结制备,得到镍铝基自修复复合材料。
所述的一种镍铝基自修复复合材料的制备方法,放电等离子烧结制备工艺为:以150—180℃/min的升温速率升至1100—1150℃,在35—45MPa压强下保温6—10min然后降温。
本发明的有益效果是:
1,本发明制备的镍铝基自修复复合材料在干滑动摩擦过程中能够形成具有较高硬度和较高光洁度的自修复膜,从而发挥出良好的抗磨减摩性能,故在机械零部件上具有广阔的应用前景。
2,碳化钛引入能够解决蛇纹石添加而导致材料基体硬度降低问题,从而使自修复复合材料优势得到充分发挥。
3,放电等离子烧结工艺简单、参数易控,且对环境无害,适于批量生产。
3,原料来源广泛、成本低,易于推广。
附图说明
图1是实施例1制备的镍铝基自修复复合材料的磨痕表面形貌图;
图2是实施例2制备的镍铝基自修复复合材料的磨痕表面形貌图;
图3是实施例3制备的镍铝基自修复复合材料的磨痕表面形貌图;
图4和图5分别是实施例1、2、3制备的镍铝基自修复复合材料的摩擦系数曲线和磨损率直方图,摩擦磨损工况条件为:室温、载荷10N、滑动速度0.2m/s、时间60min。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1:
a)、按蛇纹石质量分数为2%和碳化钛质量分数为1%的比例配料,称量镍粉6.31克、铝粉3.39克、蛇纹石粉0.2克和碳化钛粉0.1克,得到原始配料;
b)、将上述原始配料置于振动力为9000N的高频振动混料机,振动混料15分钟,得到混合均匀的烧结配料;
c)、将上述烧结配料放入石墨模具 中,在真空保护下采用放电等离子烧结,以150℃/min升温速率升至1100℃,加压至35MPa,保温6min后降温冷却,制得镍铝基自修复复合材料。
采用HVS-1000型数显显微维氏硬度仪测试施例1制得的镍铝基自修复复合材料的硬度为5.65GPa。图1是实施例1制得的镍铝基自修复复合材料的磨痕表面形貌图,从图中观察到磨痕表面局部已形成一层具有较高光洁度的自修复膜。采用HVS-1000型数显显微维氏硬度仪测试该膜的硬度为5.78GPa,表明自修复膜具有较高的硬度。这种具有较高光洁度和较高硬度的自修复膜在滑动摩擦过程中能够起到优异的减摩抗磨作用,见图4和图5,本实例制备的镍铝基自修复复合材料的摩擦系数为0.42且波动幅度小,磨损率为3.8×10-5mm3/(Nm),表现了良好出的摩擦学性能。
实施例2:
a)、按蛇纹石质量分数为5%和碳化钛质量分数为2%的比例配料,称量镍粉6.04克、铝粉3.26克、蛇纹石粉0.5克和碳化钛粉0.2克,得到原始配料;
b)、将上述原始配料置于振动力为9000N的高频振动混料机,振动混料15分钟,得到混合均匀的烧结配料;
c)、将上述烧结配料放入石墨模具 中,在真空保护下采用放电等离子烧结,以165℃/min升温速率升至1100℃,加压至40MPa,保温8min后降温冷却,制得镍铝基自修复复合材料。
采用HVS-1000型数显显微维氏硬度仪测试施例2制得的镍铝基自修复复合材料的硬度为5.71GPa。图2是实施例2制得的镍铝基自修复复合材料的磨痕表面形貌图,从图中观察到磨痕表面整体光滑且覆盖着一层具有较高光洁度的自修复膜。采用HVS-1000型数显显微维氏硬度仪测试该膜的硬度为5.95GPa,表明自修复膜具有较高的硬度。这种具有较高光洁度和较高硬度的自修复膜在滑动摩擦过程中能够起到优异的减摩抗磨作用,见图4和图5,本实例制备的镍铝基自修复复合材料的摩擦系数为0.36且波动幅度小,磨损率为3.3×10-5mm3/(Nm),表现了良好出的摩擦学性能。
实施例3:
a)、按蛇纹石质量分数为8%和碳化钛质量分数为3%的比例配料,称量镍粉5.78克、铝粉3.12克、蛇纹石粉0.8克和碳化钛粉0.3克,得到原始配料;
b)、将上述原始配料置于振动力为9000N的高频振动混料机,振动混料15分钟,得到混合均匀的烧结配料;
c)、将上述烧结配料放入石墨模具 中,在真空保护下采用放电等离子烧结,以180℃/min升温速率升至1150℃,加压至45MPa,保温10min后降温冷却,制得镍铝基自修复复合材料。
综上,本发明开展蛇纹石和碳化钛作为镍铝基复合材料添加剂的研究有着重要的理论与实际意义,研究结果不仅可以促进摩擦学学科与润滑材料学科的发展,而且有助于扩大镍铝基复合材料的应用范围。
采用HVS-1000型数显显微维氏硬度仪测试施例3制得的镍铝基自修复复合材料的硬度为5.67GPa。图3是实施例3制得的镍铝基自修复复合材料的磨痕表面形貌图,从图中观察到磨痕表面整体光滑且覆盖着一层具有较高光洁度的自修复膜。采用HVS-1000型数显显微维氏硬度仪测试该膜的硬度为5.93GPa,表明自修复膜具有较高的硬度。这种具有较高光洁度和较高硬度的自修复膜在滑动摩擦过程中能够起到优异的减摩抗磨作用,见图4和图5,本实例制备的镍铝基自修复复合材料的摩擦系数为0.33且波动幅度小,磨损率为2.9×10-5mm3/(Nm),表现了良好出的摩擦学性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,以及部分运用的实施例,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种镍铝基自修复复合材料的制备方法,其特征在于,包含如下步骤:
a)、按质量百分比称量镍粉57.8—63.1%、铝粉31.2—33.9%、蛇纹石粉2—8%克和碳化钛粉1—0.3%,配备原料,蛇纹石和碳化钛作为添加剂,协同改善复合材料的抗磨减摩和自修复性能;所述的镍粉平均粒径25μm,纯度大于99%;所述的铝粉平均粒径20μm,纯度大于99%;所述的蛇纹石粉平均粒径20μm,纯度大于98%;所述的碳化钛粉平均粒径20μm,纯度大于99%;
b)、将上述原料置于振动力为9000N的高频振动混料机,振动混料15分钟,得到混合均匀的烧结配料;
c)、将上述烧结配料放入石墨模 具 中,在真空保护下采用放电等离子烧结制备,得到镍铝基自修复复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种镍铝基自修复复合材料的制备方法,其特征在于,所述的放电等离子烧结制备工艺为:以150—180℃/min的升温速率升至1100—1150℃,在35—45MPa压强下保温6—10min然后降温冷却。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610868819.9A CN106498232B (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 一种镍铝基自修复复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610868819.9A CN106498232B (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 一种镍铝基自修复复合材料的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106498232A CN106498232A (zh) | 2017-03-15 |
CN106498232B true CN106498232B (zh) | 2018-01-09 |
Family
ID=58291083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610868819.9A Active CN106498232B (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 一种镍铝基自修复复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106498232B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108285989A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-07-17 | 安阳工学院 | 一种含棕刚玉的自修复复合材料及其制备方法 |
CN108842097A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-20 | 安阳工学院 | 一种含蛇纹石的自修复复合材料及其制备方法 |
CN112962013B (zh) * | 2021-01-28 | 2022-04-12 | 北京科技大学 | 一种单晶高温合金扩散外延生长修复材料及修复方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3626378B2 (ja) * | 1999-11-08 | 2005-03-09 | 秋田県 | TiB2−Ti(CN)系複合体及びその製造方法 |
CN102120943A (zh) * | 2010-04-12 | 2011-07-13 | 中国地质大学(北京) | 一种含层状硅酸盐矿物质的磨损自修复润滑剂组合物及其制备方法 |
CN103752819A (zh) * | 2014-02-18 | 2014-04-30 | 武汉理工大学 | 一种B2型NiAl基自润滑复合材料及其制备方法 |
CN105603234A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-05-25 | 武汉理工大学 | 一种含云母粉钛铝基自修复复合材料的制备方法 |
-
2016
- 2016-09-30 CN CN201610868819.9A patent/CN106498232B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3626378B2 (ja) * | 1999-11-08 | 2005-03-09 | 秋田県 | TiB2−Ti(CN)系複合体及びその製造方法 |
CN102120943A (zh) * | 2010-04-12 | 2011-07-13 | 中国地质大学(北京) | 一种含层状硅酸盐矿物质的磨损自修复润滑剂组合物及其制备方法 |
CN103752819A (zh) * | 2014-02-18 | 2014-04-30 | 武汉理工大学 | 一种B2型NiAl基自润滑复合材料及其制备方法 |
CN105603234A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-05-25 | 武汉理工大学 | 一种含云母粉钛铝基自修复复合材料的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106498232A (zh) | 2017-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109666815B (zh) | 一种max相增强镍基高温润滑复合材料的制备方法及其应用 | |
CN102534348B (zh) | 一种NiAl金属间化合物基固体自润滑复合材料及其制备方法 | |
CN106498232B (zh) | 一种镍铝基自修复复合材料的制备方法 | |
CN102634715B (zh) | Ni3Al金属间化合物基固体自润滑复合材料及其制备方法 | |
CN107058808B (zh) | 一种铝合金基固体润滑复合材料及其制备方法 | |
CN111995400A (zh) | 一种具有优异摩擦学性能的高熵陶瓷材料及其制备方法 | |
CN108707784B (zh) | 一种硼酸镁增强镍铝基自润滑复合材料及其制备方法 | |
CN107675027A (zh) | 一种以Mo‑Cr‑O板状晶体为新型固体润滑相的新型TiAl基自润滑材料及制备方法 | |
CN106011539B (zh) | 一种镍铝/氧化钒/银宽温域自润滑复合材料及其制备方法 | |
CN102102155A (zh) | 高致密的镍铝基自润滑材料的制备方法 | |
CN106086568A (zh) | 一种宽真空耐高温自润滑复合材料及其制备方法 | |
CN105714135A (zh) | 一种Ni-Al基低摩擦抗磨损复合材料的制备方法 | |
CN106086525A (zh) | 一种低摩擦镍基高温自润滑复合材料及其制备方法 | |
CN115233209B (zh) | 一种在金属基底表面制备高温超滑硅酸盐类润滑涂层的方法 | |
CN108642325B (zh) | 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 | |
CN108823449B (zh) | 一种钛铝基自润滑复合材料及其制备方法 | |
CN111085684B (zh) | 一种高温自润滑型钛铝基复合材料及其制备方法 | |
WO2020244278A1 (zh) | 一种新型内齿轮泵月牙板及其制备方法 | |
CN105483449B (zh) | 一种NiAl基固体自润滑复合材料及其制备工艺 | |
CN106048306A (zh) | 一种Cu合金化的Ti‑8Si合金及其制备方法 | |
CN109321810B (zh) | 一种以球形结构Ag-Mg为固体润滑剂的20CrMnTi基自润滑复合材料及制备方法 | |
CN115652170B (zh) | 一种具有近等体积分数高熵耦合相的固体润滑复合材料 | |
CN110372391A (zh) | 一种SiC/石墨复合材料及其制备方法和应用 | |
CN116445846B (zh) | 一种爆炸喷涂镍基宽温域自润滑涂层 | |
CN113774265B (zh) | 一种兼备高强度和宽温域耐磨损特性的高熵金属间化合物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |