CN109554585B - 一种含硫酸锶钡的钴基高温自润滑复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含硫酸锶钡的钴基高温自润滑复合材料及其制备方法，属于高温自润滑复合材料技术领域，可解决现有高温自润滑复合材料应用范围和机械加工性能不能同时兼顾的问题，所述复合材料是由钴粉、钼粉、镍粉、Ba0.25Sr0.75SO4构成。本发明公开了该材料的制备方法。Ba0.25Sr0.75SO4成本低，其与钼酸盐等固体润滑剂可发生协同效应，在室温、800℃和1000℃具有良好的自润滑性能。工艺简单，在汽车、航空和冶金等领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于高温自润滑复合材料技术领域，具体涉及一种含硫酸锶钡的钴基高温自润滑复合材料及其制备方法。
背景技术
我国的某些重点型号飞机已经服役或者即将服役，但是存在的最大问题依然是高可靠性及高功率航空发动机的严重缺失。大量的发动机热端机械部件工作在高温、高压、高速及高载环境下，如燃气涡轮密封、高温轴承、轴套、缸壁等，此时润滑油脂难以提供有效润滑，其润滑形式属于边界润滑，导致零部件磨损严重，这已成为影响整个系统可靠性和寿命的关键问题之一。
高温自润滑复合材料已有公开报道。中国专利CN201610592419.X公开了一种低摩擦镍基高温自润滑复合材料及其制备方法，其应用范围只能达到450℃。中国专利CN201710019913.1公开了一种碳化硅基高温自润滑复合材料及其制备方法，其使用范围达到1000℃，但陶瓷基材料机械加工性能较差。目前，迫切需要开发一种制备工艺简单，高温摩擦学性能良好且具有良好加工性能的一种新型的金属基高温自润滑复合材料。
发明内容
本发明针对现有高温自润滑复合材料应用范围和机械加工性能不能同时兼顾的问题，提供一种含硫酸锶钡的钴基高温自润滑复合材料及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种含硫酸锶钡的钴基高温自润滑复合材料，包括如下重量百分数的组份：钴粉：61~73%；钼粉：12%；镍粉：11%；Ba0.25Sr0.75SO4：4~16%。
一种含硫酸锶钡的钴基高温自润滑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
第一步，制备粉料：按比例将钴粉、钼粉、镍粉、Ba0.25Sr0.75SO4球磨混合，获得混合粉末；
第二步，烧结：将第一步中的混合粉末放入真空热压烧结炉中进行烧结，当温度达到1100~1150℃时，保温20~30min，之后施加压力30MPa，保温保压20~25min后开始降温，撤压，随炉冷却至室温，得到含Ba0.25Sr0.75SO4钴基高温自润滑复合材料：Co-Mo-Ni-Ba0.25Sr0.75SO4。
本发明所述的复合材料是以钴为基体，加入钼粉、镍粉以及Ba0.25Sr0.75SO4作为强化相和润滑相，所制备的复合材料主要用于高温环境下使用的滑动部件。
Ba0.25Sr0.75SO4成本低，其与钼酸盐等固体润滑剂可发生协同效应，在室温、800℃和1000℃具有良好的自润滑性能。工艺简单，在汽车、航空和冶金等领域具有广阔的应用前景。该材料在室温、800℃和1000℃且无润滑油的条件下具有良好的自润滑性能。在汽车、航空和冶金等领域具有广阔的应用前景。
本发明的有益效果如下：
1. 本发明的含Ba0.25Sr0.75SO4的钴基高温自润滑复合材料致密度高、结构均匀。
2. 本发明的含Ba0.25Sr0.75SO4的钴基高温自润滑复合材料在800℃以上具有优良的润滑效果和耐磨性能。
3. 本发明的含Ba0.25Sr0.75SO4的钴基高温自润滑复合材料成本低、设备简单、工艺过程简便。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的块体材料的微观组织结构SEM图。
具体实施方式
实施例1
分别称取质量百分比为73% 的钴粉、12%的钼粉；11% 的镍粉；4% 的Ba0.25Sr0.75SO4，将混合的粉料在行星式球磨机中以400rpm的速度下混合3小时，得到混合均匀的粉体，将混匀的粉体置于石墨模具中，再将模具放入真空热压烧结炉中烧制。烧结参数为：升温速率15℃/min，真空度10-2Pa，当温度达到1150℃时，保温30分钟，之后加压至30MPa，保温保压25分钟后开始降温，撤压，随炉冷却至室温，得到块体Co-Mo-Ni-Ba0.25Sr0.75SO4材料。
采用HVS-1000Z型数字显微维氏硬度计来测试样品的维氏硬度，测定条件为：载荷为300g，持续时间为10s；采用扫描电子显微镜分析材料的组织形貌。如图1所示，该复合材料致密度高、结构均匀。
摩擦试验在HT-1000高温摩擦磨损试验机上进行，摩擦试验的条件如下：负载15N，线速度0.25m/s，温度分别为室温、800℃和1000℃，测试时间为25分钟。
所制备材料的维氏硬度为213.6 HV，在试验条件范围内的平均摩擦系数和磨损率见表1。
表1
实施例2
分别称取质量百分比为67%的钴粉、12%的钼粉；11%的镍粉；10% 的Ba0.25Sr0.75SO4，将混合的粉料在行星式球磨机中以400rpm的速度下混合3小时，得到混合均匀的粉体，将混匀的粉体置于石墨模具中，再将模具放入热压真空烧结炉中烧制，烧结参数为：升温速率15℃/min，真空度10-2Pa，当温度达到1150℃时，保温30分钟，之后施加压力30MPa，保温保压25分钟后开始降温，撤压，随炉冷却至室温，得到块体Co-Mo-Ni- Ba0.25Sr0.75SO4材料。
采用如实施例1中的测试方法。
所制备材料的维氏硬度为HV 155.7，在实验条件范围内的平均摩擦系数和磨损率见表2。
表2
实施例3
分别称取质量百分比为61%的钴粉、12%的钼粉；11%的镍粉；16% 的Ba0.25Sr0.75SO4，将混合的粉料在行星式球磨机中以400rpm的速度下混合3小时，得到混合均匀的粉体，将混匀的粉体置于石墨模具中，再将模具放入热压真空烧结炉中烧制，烧结参数为：升温速率15℃/min，真空度10-2Pa，当温度达到1100℃时，保温20分钟，之后施加压力30 MPa，保温保压20分钟后开始降温，撤压，随炉冷却至室温，得到块体Co-Mo-Ni- Ba0.25Sr0.75SO4材料。
采用如实施例1中的测试方法。
所制备材料的维氏硬度为HV 120.3，在实验条件范围内的平均摩擦系数和磨损率见表3。
表3
Claims (2)
1.一种含硫酸锶钡的钴基高温自润滑复合材料，其特征在于：包括如下重量百分数的组份：钴粉：61~73%；钼粉：12%；镍粉：11%；Ba0.25Sr0.75SO4：4~16%。
2.一种如权利要求1所述的含硫酸锶钡的钴基高温自润滑复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，制备粉料：按比例将钴粉、钼粉、镍粉、Ba0.25Sr0.75SO4球磨混合，获得混合粉末；
第二步，烧结：将第一步中的混合粉末放入真空热压烧结炉中进行烧结，当温度达到1100~1150℃时，保温20~30min，之后施加压力30MPa，保温保压20~25min后开始降温，撤压，随炉冷却至室温，得到含Ba0.25Sr0.75SO4钴基高温自润滑复合材料：Co-Mo-Ni-Ba0.25Sr0.75SO4。
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