CN110241329A - 一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料及其制备方法
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；
2)混料：利用振动混料机分别对Ti、B、W、Nb、Cr粉末混料、对固体润滑相元素为Pb、Ag、Pt单质粉末混料、对可控剂元素In、P、Si、Pt单质粉末和SiB颗粒进行混料，且混料机振动频率均为95-110Hz，振动力大小为16000-17500N，振动时间为60-75min。
3)材料制备：利用真空气雾化设备将PbAgPt原始配料制备成可用于激光熔融沉积的PbAgPt球形粉末，将InPbCdPt-SiB配料复合成InPbCdPt-SiB球形粉末，将TiBWNbCr原始配料制备成激光熔融沉积TiBWNbCr配料。激光熔融沉积混合均匀配料PbAgPt与TiBWNbCr，得到一种正余弦微孔结构TiBWNbCr-PbAgPt自润滑复合材料。真空-压力熔渗InPbCdPt-SiB于TiBWNbCr-PbAgPt结构孔中，填充率为95.5 -98.3%，制备出以PbAgPt为固体润滑相InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料。
步骤3)中所述的利用真空气雾化技术制备的TiBWNbCr、PbAgPt与InPbCdPt-SiB球形粉末过程中，TiBWNbCr基体熔炼温度为1200-1600℃，保护气体为氩气，冷却液为超纯水，真空度为4.3-5.5×10-2Pa，测温方法为红外测温，氩气压力为11-13MPa，气体流量为400-500m3/h，水流量为20-22m3/h；PbAgPt固体润滑相熔炼温度为500-600℃，保护气体为氩气，冷却液为纯净水，真空度4.1-4.5×10-2Pa，红外测温，氩气压力11-13MPa，气体流量为250-300m3/h，水流量为18-20m3/h；InPbCdPt-SiB熔炼温度为700-900℃，氩气保护，纯净水冷却，真空度4.2-6.5×10-2Pa，红外测温，氩气压力10-13.5MPa，气体流量为280-370m3/h，水流量为25-30m3/h。
步骤3)中所述激光熔融沉积TiBWNbCr基体功率为250-300W，激光扫描方式为线扫描，扫描速度为1050-1400mm/s，填充间距为0.09-0.12μm，单层厚度为25-30μm，送粉率为12-17g/min；PbAgPt固体润滑相粉末激光功率为220-280W，线扫描速度为950-1100mm/s，层厚30-35μm，送粉率8-9g/min，填充间距为0.04-0.08μm；TiBWNbCr-PbAgPt自润滑复合材料类正余弦孔道直径为300-500μm，正余弦曲线孔道振幅在5-7mm范围内，正余弦孔道结构间距为550-750μm。
步骤3)中所述的InPbCdPt-SiB填充于正余弦孔道结构所使用的真空-压力熔渗过程中：熔渗温度为900-1200℃，加热功率为100-135kW，真空度为0.85-0.95Pa，氩气提供压力，InPbCdPt-SiB填充压力为0.85-0.92Mpa，填充率为95.5-98.3%。
与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1. 本发明所制备的一种以PbAgPt为固体润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料，物理化学性能稳定，摩擦学性能优异、润滑稳定，一方面弥补了传统固体自润滑材料所采用基体材料与润滑相机械混合制备而导致材料机械强度不足，另一方面可以人为设计微孔流道结构，从而在一定程度上实现了对摩擦润滑行为的可控调节。
2. 本发明制备方法简单，制备工艺易于控制，效率高，工艺参数稳定、制备结果稳定，原材料成本低，InPbCdPt-SiB可控剂使润滑性能稳定，不产生腐蚀和其他有害物质，环保无污染，具有很强的工业价值，符合产业优化发展需求。
3. 本发明TiBWNbCr基滑块复合材料润滑性能优异，固体润滑相PbAgPt与可控剂InPbCdPt-SiB协同作用能使材料的摩擦磨损性能实现可控。
4. 采用金属激光烧结技术制备的正余弦微孔结构分布规则、孔径尺寸小、均匀排列，孔间连通性好，可控剂填充率高，在高温、高压等极端条件下TiBWNbCr基滑块复合材料摩擦学性能优异。
5. 本发明所制备的一种以PbAgPt为固体润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料及其制备方法，实现了TiBWNbCr基滑块材料的良好润滑与优异的自我调控功能，对TiBWNbCr基材料的应用与推广具有重要指导意义与科学价值。
附图说明
图1是一种以PbAgPt为固体润滑相InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块固体自润滑复合材料制备工艺流程图。
图2是实施例1制备的PbAgPt球形粉末电镜形貌图。
图3是实施例1所制备的正余弦结构孔。
图4是实施例1润滑可控剂InPbCdPt-SiB在TiBWNbCr-PbAgPt正余弦结构孔中填充形貌。
图5是实施例2一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料的断面微观组织结构图。
图6为实施例2一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料的磨痕3D微观形貌图。
图7(a) 实施例2一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料的磨痕表面3D纹理结构图。
图7(b) 实施例2一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料的磨痕表面3D纹理彩色结构图。
图8为实施例1-3制备一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块复合材料摩擦系数曲线图。
图9为实施例1-3制备一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块复合材料磨损率柱状图。
图10是实施例3一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块复合材料的200倍磨痕电子探针形貌图。
图11是实施例3制备的一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块复合材料10000倍磨痕场发射扫描电镜图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步对本发明进行说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块复合材料。基体材料元素为Ti、B、W、Nb、Cr单质粉末；固体润滑相材料元素为Pb、Ag、Pt单质粉末；可控剂材料元素为In、P、Si、Pt单质粉末和SiB颗粒；各单质粉末粒径均为35μm，SiB颗粒直径为300nm，纯度为97.5%。基体材料Ti、B、W、Nb、Cr元素各原子比(at.%)为55:20:8:3:2；固体润滑相材料元素Pb、Ag、Pt原子比(at.%)为3:7:4；可控剂InPbCdPt-SiB与基体TiBWNbCr质量比(wt.%)为1:3，可控剂中InPbCdPt与纳米粒子SiB质量比(wt.%)为2:3，可控剂元素In、P、Si、Pt原子比(at.%)为2:1:2:3，SiB颗粒原子比(at.%)为1:2。如图1所示为一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料的制备工艺流程图，其制备过程可描述为：
1)备料:按比例称取基体材料Ti、B、W、Nb、Cr单质粉末，固体润滑相材料Pb、Ag、Pt单质粉末，可控剂材料In、P、Si、Pt单质粉末和SiB颗粒作为原始粉末。
2）混料:以基体、固体润滑相与可控剂原始配料为对象，利用振动混料机分别对基体、固体润滑相与可控剂原始配料充分混合，振动频率均为95Hz，振动力大小为16000N，振动时间为60min。
3)材料制备:利用真空气雾化设备将PbAgPt原始配料制备成可用于激光熔融沉积的PbAgPt球形粉末，将InPbCdPt-SiB配料复合成InPbCdPt-SiB球形粉末，将TiBWNbCr原始配料制备成激光熔融沉积TiBWNbCr配料。图2是实施例1制备的PbAgPt球形粉末电镜形貌图。激光熔融沉积混合均匀配料PbAgPt与TiBWNbCr，得到一种正余弦微孔结构TiBWNbCr-PbAgPt自润滑复合材料。真空-压力熔渗InPbCdPt-SiB于复合材料正余弦结构孔中，填充率为95.5%，制备出一种以PbAgPt为固体润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料。
利用真空气雾化TiBWNbCr熔炼温度为1200℃，保护气体为氩气，冷却液为超纯水，真空度为4.3×10-2Pa，测温方法为红外测温，氩气压力为11MPa，气体流量为400m3/h，水流量为20m3/h。PbAgPt熔炼温度为500℃，保护气体为氩气，冷却液为纯净水，真空度4.1×10- 2Pa，红外测温，氩气压力11MPa，气体流量为250m3/h，水流量为18m3/h。InPbCdPt-SiB熔炼温度为700℃，氩气保护，纯净水冷却，真空度4.2×10-2Pa，红外测温，氩气压力10MPa，气体流量为280m3/h，水流量为25m3/h。
激光熔融沉积TiBWNbCr基体材料激光功率为250W，激光扫描方式为线扫描，扫描速度为1050mm/s，填充间距为0.09μm，单层厚度为25μm，送粉率为12g/min；PbAgPt激光功率为220W，线扫描速度为950mm/s，层厚为30μm，送粉率为8g/min，填充间距为0.04μm；TiBWNbCr-PbAgPt自润滑复合材料正余弦结构孔直径为300μm，正余弦曲线振幅在5mm范围内，正余弦结构孔结构间距为550μm。真空-压力熔渗温度为900℃，加热功率为100kW，真空度为0.85Pa，氩气提供压力，InPbCdPt-SiB填充压力为0.85Mpa，填充率为95.5%。图4是实施例1润滑可控剂InPbCdPt-SiB在TiBWNbCr-PbAgPt正余弦结构孔中填充形貌。
经HVS-1000型数显显微硬度仪测试，实施例1所制备一种以PbAgPt为固体润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料硬度为5.6GPa，密度为4.21g/cm3。图8和图9分别是实施例1以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料摩擦系数与磨损率。从图中可知，本发明实施例1摩擦系数为0.36与磨损率为3.31×10-6mm3N-1m-1，平均摩擦系数与磨损率均较小，表现出优良的摩擦学性能。
实施例2
一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块复合材料。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；各单质粉末粒径均为55μm，SiB颗粒直径为150μm，纯度为98.6%。基体元素各原子比(at.%)为57:20:11:3:3；固体润滑相Pb、Ag、Pt元素原子比(at.%)为4:7:7；可控剂InPbCdPt-SiB 与基体TiBWNbCr质量比(wt.%)为1:4，可控剂中InPbCdPt与纳米粒子SiB质量比(wt.%)为2:3.5，可控剂In、P、Si、Pt元素原子比(at.%)为3:1:2:4，SiB颗粒原子比(at.%)为1:2.5。如图1所示为一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料的制备工艺流程图，其制备过程可描述如下:
1)备料:按比例称取Ti、B、W、Nb、Cr单质粉末，Pb、Ag、Pt单质粉末，In、P、Si、Pt单质粉末和SiB颗粒作为原始粉末。
2)混料：以基体、固体润滑相与可控剂原始配料为对象，利用振动混料机对粉末配料对基体、固体润滑相与可控剂单独混料，振动频率均为100Hz，振动力大小为16800N，振动时间为65min。
3)材料制备:利用真空气雾化设备将PbAgPt原始配料制备成可用于激光熔融沉积的PbAgPt球形粉末，将InPbCdPt-SiB配料复合成InPbCdPt-SiB球形粉末，将TiBWNbCr原始配料制备成激光熔融沉积TiBWNbCr配料。激光熔融沉积混合均匀配料PbAgPt与TiBWNbCr，得到一种正余弦微孔结构TiBWNbCr-PbAgPt自润滑复合材料。真空-压力熔渗InPbCdPt-SiB于TiBWNbCr-PbAgPt正余弦结构孔中，填充率为96.3%，得到一种以PbAgPt为固体润滑相InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料。
利用真空气雾化技术制备的TiBWNbCr、PbAgPt与InPbCdPt-SiB球形粉末TiBWNbCr熔炼温度为1300℃，保护气体为氩气，冷却液为超纯水，真空度为4.9×10-2Pa，测温方法为红外测温，氩气压力为12MPa，气体流量为487m3/h，水流量为21m3/h。PbAgPt熔炼温度为550℃，保护气体为氩气，冷却液为纯净水，真空度4.3×10-2Pa，红外测温，氩气压力11.5MPa，气体流量为270m3/h，水流量为19m3/h。InPbCdPt-SiB熔炼温度为820℃，氩气保护，纯净水冷却，真空度5.3×10-2Pa，红外测温，氩气压力11.5MPa，气体流量为290 m3/h，水流量为28m3/h。
激光熔融沉积TiBWNbCr基体功率为270W，激光扫描方式为线扫描，扫描速度为1320mm/s，填充间距为0.10μm，单层厚度为29μm，送粉率为14g/min；PbAgPt粉末激光功率为225W，线扫描扫描速度为1000mm/s，层厚为33μm，送粉率为8.5g/min，填充间距0.06μm；TiBWNbCr-PbAgPt自润滑复合材料正余弦结构孔直径为400μm，正余弦曲线振幅在6mm范围内，正余弦结构孔结构间距为650μm。图5是实施例2一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料的断面微观组织结构图。InPbCdPt-SiB填充于正余弦孔道结构所使用的真空-压力熔渗技术工艺参数。熔渗温度为1000℃，加热功率为125kW，真空度为0.90Pa，氩气提供压力，InPbCdPt-SiB填充压力为0.89Mpa，填充率为97.3%。
经HVS-1000型数显显微硬度仪测试，本实施例制备一种以PbAgPt为固体润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料硬度为5.57GPa，密度为4.53g/cm3。图6为实施例2一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料磨痕3D微观形貌图。图7为实施例2一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料磨痕表面3D纹理结构图。图8和图9分别是实施例2TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料摩擦系数与磨损率。由图8和图9可知，自润滑复合材料的摩擦系数小(0.30)且波动幅度较小，磨损率为3.05×10-6mm3/(Nm)，摩擦学性能良好。
实施例3
一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块复合材料。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；各单质粉末粒径均为65μm，SiB颗粒直径为250μm，纯度为99.9%。基体(Ti、B、W、Nb、Cr)元素各原子比(at.%)为60:20:12:3:5；固体润滑相元素(Pb、Ag、Pt)原子比(at.%)为5:7:9；可控剂InPbCdPt-SiB与基体TiBWNbCr质量比(wt.%)为1:5，InPbCdPt与纳米粒子SiB质量比(wt.%)为2:5，可控剂元素(In、P、Si、Pt)原子比(at.%)为3:1:2:5，SiB颗粒原子比(at.%)为1:3。如图1所示为一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料的制备工艺流程图，其制备过程可描述如下:
1)备料:按比例称取Ti、B、W、Nb、Cr单质粉末，固体润滑相Pb、Ag、Pt单质粉末，In、P、Si、Pt单质粉末和SiB颗粒作为原始粉末。
2)混料：以基体、固体润滑相与可控剂原始配料为对象，利用振动混料机对粉末配料充分混合，振动频率均为110Hz，振动力大小为17500N，振动时间为75min。
3)材料制备:利用真空气雾化设备将PbAgPt原始配料制备成可用于激光熔融沉积的PbAgPt球形粉末，将InPbCdPt-SiB配料复合成InPbCdPt-SiB球形粉末，将TiBWNbCr原始配料制备成激光熔融沉积TiBWNbCr配料。激光熔融沉积混合均匀配料PbAgPt与TiBWNbCr，得到一种正余弦微孔结构TiBWNbCr-PbAgPt自润滑复合材料。真空-压力熔渗InPbCdPt-SiB于TiBWNbCr-PbAgPt正余弦结构孔中，填充率为98.3%，得到一种以PbAgPt为固体润滑相InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料。利用真空气雾化技术制备的TiBWNbCr、PbAgPt与InPbCdPt-SiB球形粉末工艺参数。TiBWNbCr熔炼温度为1600℃，保护气体为氩气，冷却液为超纯水，真空度为5.5×10-2Pa，测温方法为红外测温，氩气压力为13MPa，气体流量为500m3/h，水流量为22m3/h。PbAgPt熔炼温度为600℃，保护气体为氩气，冷却液为纯净水，真空度4.5×10-2Pa，红外测温，氩气压力13MPa，气体流量为300m3/h，水流量为20m3/h。InPbCdPt-SiB熔炼温度为900℃，氩气保护，纯净水冷却，真空度6.5×10-2Pa，红外测温，氩气压力13.5MPa，气体流量为370m3/h，水流量为30m3/h。
激光熔融沉积TiBWNbCr基体功率为300W，激光扫描方式为线扫描，扫描速度为1400mm/s，填充间距为0.12μm，单层厚度为30μm，送粉率为17g/min；PbAgPt粉末激光功率为280W，扫描速度为1100mm/s，层厚为35μm，送粉率为9g/min，线扫描，填充间距为0.08μm；TiBWNbCr-PbAgPt自润滑复合材料正余弦结构孔直径为500μm，正余弦曲线振幅在7mm范围内，正余弦结构孔结构间距为750μm。真空-压力熔渗温度为1200℃，加热功率为135kW，真空度为0.95Pa，氩气提供压力，InPbCdPt-SiB填充压力为0.92Mpa，填充率为98.3%。
利用HVS-1000型数显显微硬度仪测试本实施例所得一种以PbAgPt为固体润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料，硬度为5.43GPa平均密度4.23g/cm3。图8和图9分别是实施例3一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料摩擦系数与磨损率。从图所示可知，实施例3摩擦系数(0.24)与磨损率(2.97×10-6mm3N-1m-1)，摩擦系数与磨损率均较小，表现出优良的摩擦学性能。图10是实施例3一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块复合材料200倍磨痕电子探针形貌图。图11是实施例3制备的一种以PbAgPt为润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块复合材料10000倍磨痕场发射扫描电镜图。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明保护。

Claims (6)

1.一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料，其特征在于：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)。
2.根据权利要求1所述的可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料，其特征在于基体元素为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%。
3.根据权利要求1或2所述的一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料的制备方法，其特征在于：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；
2)混料：利用振动混料机分别对基体元素Ti、B、W、Nb、Cr粉末混料、对固体润滑相元素为Pb、Ag、Pt单质粉末混料、对可控剂元素In、P、Si、Pt单质粉末和SiB颗粒进行混料，且混料机对基体元素、固体润滑相元素、可控剂元素混料的振动频率均为95-110Hz，振动力大小为16000-17500N，振动时间为60-75min；
3)材料制备：利用真空气雾化设备将PbAgPt原始配料制备成可用于激光熔融沉积的PbAgPt球形粉末，将InPbCdPt-SiB配料复合成InPbCdPt-SiB球形粉末，将TiBWNbCr原始配料制备成激光熔融沉积TiBWNbCr配料，激光熔融沉积混合均匀配料PbAgPt与TiBWNbCr，得到一种正余弦微孔结构TiBWNbCr-PbAgPt自润滑复合材料，真空-压力熔渗InPbCdPt-SiB于TiBWNbCr-PbAgPt结构孔中，填充率为95.5 -98.3%，制备出以PbAgPt为固体润滑相InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料。
4.根据权利要求4所述的可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述的利用真空气雾化技术制备的TiBWNbCr、PbAgPt与InPbCdPt-SiB球形粉末过程中，TiBWNbCr基体熔炼温度为1200-1600℃，保护气体为氩气，冷却液为超纯水，真空度为4.3-5.5×10-2Pa，测温方法为红外测温，氩气压力为11-13MPa，气体流量为400-500m3/h，水流量为20-22m3/h；PbAgPt固体润滑相熔炼温度为500-600℃，保护气体为氩气，冷却液为纯净水，真空度4.1-4.5×10-2Pa，红外测温，氩气压力11-13MPa，气体流量为250-300m3/h，水流量为18-20m3/h；InPbCdPt-SiB熔炼温度为700-900℃，氩气保护，纯净水冷却，真空度4.2-6.5×10-2Pa，红外测温，氩气压力10-13.5MPa，气体流量为280-370m3/h，水流量为25-30m3/h。
5.根据权利要求4所述的一种以PbAgPt为固体润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块固体自润滑复合材料制备方法，其特征在于：步骤3)中所述激光熔融沉积TiBWNbCr基体功率为250-300W，激光扫描方式为线扫描，扫描速度为1050-1400mm/s，填充间距为0.09-0.12μm，单层厚度为25-30μm，送粉率为12-17g/min；PbAgPt固体润滑相粉末激光功率为220-280W，线扫描速度为950-1100mm/s，层厚30-35μm，送粉率8-9g/min，填充间距为0.04-0.08μm；TiBWNbCr-PbAgPt自润滑复合材料类正余弦孔道直径为300-500μm，正余弦曲线孔道振幅在5-7mm范围内，正余弦孔道结构间距为550-750μm。
6.根据权利要求4所述的一种以PbAgPt为固体润滑相以InPbCdPt-SiB为可控剂的TiBWNbCr基滑块固体自润滑复合材料制备方法，其特征在于：步骤3)中所述的InPbCdPt-SiB填充于正余弦孔道结构所使用的真空-压力熔渗过程中：熔渗温度为900-1200℃，加热功率为100-135kW，真空度为0.85-0.95Pa，氩气提供压力，InPbCdPt-SiB填充压力为0.85-0.92Mpa，填充率为95.5-98.3%。
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