CN110923541A - 一种NiTiCrCuMo基自润滑复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种NiTiCrCuMo基自润滑复合材料及其制备方法，所述NiTiCrCuMo基自润滑复合材料包括固体润滑相、调控剂和基体材料，其中，所述固体润滑相包括Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒；所述调控剂包括Li、In、Pb和WC纳米粒子；所述基体材料包括Ni、Ti、Cr、Cu和Mo。本发明提供的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料具有高承载能力、良好的热力学性能、优异的化学稳定性、耐腐蚀、低摩擦磨损特性等优点，在航空航天、冶金建材、能源机械、海洋深潜与地球勘探以及现金机械等领域具有很高的潜在应用价值和发展前景。

Description

一种NiTiCrCuMo基自润滑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及合金材料技术领域，具体涉及一种NiTiCrCuMo基自润滑复合材料及其制备方法。
背景技术
高温、高速和高载荷等苛刻工况条件下的摩擦磨损以及润滑状况是决定航空发动机、空间运载工具、航天器等空间器械系统的推重比和服役寿命的关键因素之一。在高温条件下工作的许多设备与零部件都要求摩擦学系统在极端高温条件下仍具有良好的润滑状态。
镍合金具有工作温度高、抗海水腐蚀能力强、优异的抗疲劳与蠕变等特性，而包含固体润滑剂的镍基复合材料由于在宽温带范围内具有良好的自润滑性能，成为近年来金属基固体自润滑复合材料领域内的研究热点，被广泛应用于高温自润滑零部件，例如轴承等的制造。但是现有包含固体润滑剂的镍基复合材料下的摩擦学性能仍有待进一步提高。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种NiTiCrCuMo基自润滑复合材料及其制备方法，旨在改善镍基自润滑复合材料的摩擦磨损性能。
为实现上述目的，本发明提出一种NiTiCrCuMo基自润滑复合材料，包括固体润滑相、调控剂和基体材料，其中，
所述固体润滑相包括Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒；
所述调控剂包括Li、In、Pb和WC纳米粒子；
所述基体材料包括Ni、Ti、Cr、Cu和Mo。
可选地，所述基体材料与所述固体润滑相的质量比为1:(0.1～0.2)，所述调控剂的质量与所述固体润滑相和基体材料总质量之比为1:(3～5)。
可选地，所述固体润滑相中：所述Au、Ag和Se的总质量与所述Al2O3纳米颗粒的质量之比为3:(4～5)，所述Au、Ag和Se的质量比为62:(5～15):(1～7)；和/或，
所述调控剂中：所述Li、In和Pb的总质量与所述WC纳米粒子的质量之比为3:(1～2)，所述Li、In和Pb的原子比为1:(1～2):(2～4)，所述WC纳米粒子中的W与C的原子比为1:(0.4～0.6)；和/或，
所述基体材料中：所述Ni、Ti、Cr、Cu和Mo的原子比为2:2:2:1:(0.5～0.7)。
本发明还提出一种NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
对Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo进行干燥处理；
通过真空-气雾化的方式，将干燥后的Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒制成可用于激光熔融沉积的AuAgSe-Al2O3球形粉末，将干燥后的Li、Ni、Pb和WC纳米粒子制成LiNiPb-WC球形粉末，将Ni、Ti、Cr、Cu和Mo制成可用于激光熔融沉积的NiTiCrCuMo球形粉末；
通过激光熔融沉积的方式，将所述AuAgSe-Al2O3球形粉末与所述NiTiCrCuMo球形粉末制成具有正余弦式结构孔的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料；
通过真空-压力溶渗的方式，将所述LiNiPb-WC球形粉末填充于所述NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦式结构孔中，制得NiTiCrCuMo基自润滑复合材料。
可选地，所述Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo均呈粉末状。
可选地，所述Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo的粒径均为20～60μm。
可选地，对Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo进行干燥处理的步骤，包括：
将Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo分别装入盛有酒精溶液的坩埚中，在真空环境下加热，利用沸腾酒精对物料进行干燥，其中，所述真空环境的真空度为(3.0～6.5)×10-2Pa，加热温度为20～40℃，沸腾时间为30～50min。
可选地，通过真空-气雾化的方式，将干燥后的Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒制成可用于激光熔融沉积的AuAgSe-Al2O3球形粉末，将干燥后的Li、Ni、Pb和WC纳米粒子制成LiNiPb-WC球形粉末，将Ni、Ti、Cr、Cu和Mo制成可用于激光熔融沉积的NiTiCrCuMo球形粉末的步骤中：
所述真空-气雾化的熔炼温度为1100～1700℃，冷却液为超纯水，保护气体为氩气，真空度为(4.5～7.5)×10-2Pa。
可选地，通过激光熔融沉积的方式，将所述AuAgSe-Al2O3球形粉末与所述NiTiCrCuMo球形粉末制成具有正余弦式结构孔的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的步骤中：
所述激光熔融沉积的激光功率为210～260W，激光器线速率为1000～1700mm/s，层厚为10～45μm，送粉率为5～15g/min，填充间距为0.03～0.06μm。
可选地，通过真空-压力溶渗的方式，将所述LiNiPb-WC球形粉末填充于所述NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦式结构孔中，制得NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的步骤中：
所述真空-压力溶渗的保护气体为氮气，加热功率为80～105kW，加热温度为500～800℃，施加压力为0.72～0.85MPa。
本发明提供的技术方案中，NiTiCrCuMo基自润滑复合材料包括固体润滑相、调控剂和基体材料，所述固体润滑相包括Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒，所述调控剂包括Li、In、Pb和WC纳米粒子，所述基体材料包括Ni、Ti、Cr、Cu和Mo，由此得到的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料具有高承载能力、良好的热力学性能、优异的化学稳定性、耐腐蚀、低摩擦磨损特性等优点，在航空航天、冶金建材、能源机械、海洋深潜与地球勘探以及现金机械等领域具有很高的潜在应用价值和发展前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法的一实施例的流程示意图；
图2为图1所示实施例中制得的AuAgSe-Al2O3球形粉末的电镜形貌图；
图3为图1所示实施例制得的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦式结构孔的形貌图；
图4为图1所示实施例制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料中，LiNiPb-WC球形粉末填充于正余弦式结构孔中的填充状态形貌图；
图5为图1所示实施例制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的断面组织结构10000倍场发射形貌图；
图6为图1所示实施例制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的400倍磨痕电子探针形貌图；
图7为图1所示实施例制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的摩擦磨损表面50000倍场发射扫描电镜图；
图8为实施例1至3制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的摩擦系数曲线图；
图9为实施例1至3制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的摩擦率柱状图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
镍合金具有工作温度高、抗海水腐蚀能力强、优异的抗疲劳与蠕变等特性，而包含固体润滑剂的镍基复合材料由于在宽温带范围内具有良好的自润滑性能，成为近年来金属基固体自润滑复合材料领域内的研究热点，被广泛应用于高温自润滑零部件，例如轴承等的制造。但是现有包含固体润滑剂的镍基复合材料下的摩擦学性能仍有待进一步提高。
鉴于此，本发明提出一种NiTiCrCuMo基自润滑复合材料，包括固体润滑相、调控剂和基体材料，其中，所述固体润滑相包括Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒；所述调控剂包括Li、In、Pb和WC纳米粒子；所述基体材料包括Ni、Ti、Cr、Cu和Mo。
本发明提供的技术方案中，NiTiCrCuMo基自润滑复合材料包括固体润滑相、调控剂和基体材料，所述固体润滑相包括Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒，所述调控剂包括Li、In、Pb和WC纳米粒子，所述基体材料包括Ni、Ti、Cr、Cu和Mo，由此得到的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料具有高承载能力、良好的热力学性能、优异的化学稳定性、耐腐蚀、低摩擦磨损特性等优点，可用于环境条件特殊，例如高温、有放射性、高真空环境、产品不能受到污染或不能有润滑液体存在的场合、一次性使用或者不便于维护和维修的环境等，在航空航天、冶金建材、能源机械、海洋深潜与地球勘探以及现金机械等领域具有很高的潜在应用价值和发展前景。
所述基体材料作为NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的主要原材料，所述固体润滑相充当固体润滑剂，用以改善复合材料的摩擦磨损性能，其添加量越多，对摩擦磨损性能的改善效果越好，但是添加量过多又容易影响复合材料的强度等，因此，所述固体润滑相的添加量优选为：所述基体材料与所述固体润滑相的质量比为1:(0.1～0.2)。所述调控剂用以辅助所述固体润滑相发挥其润滑作用，其添加量与所述固体润滑相同理，优选为：所述调控剂的质量与所述固体润滑相和基体材料总质量之比为1:(3～5)。
进一步地，所述固体润滑相中：所述Au、Ag和Se的总质量与所述Al2O3纳米颗粒的质量之比为3:(4～5)，所述Au、Ag和Se的质量比为62:(5～15):(1～7)；和/或，所述调控剂中：所述Li、In和Pb的总质量与所述WC纳米粒子的质量之比为3:(1～2)，所述Li、In和Pb的原子比为1:(1～2):(2～4)，所述WC纳米粒子中的W与C的原子比为1:(0.4～0.6)；和/或，所述基体材料中：所述Ni、Ti、Cr、Cu和Mo的原子比为2:2:2:1:(0.5～0.7)。上述固体润滑相、调控剂和基体材料的原材料比例可以择一限定，也可以同时限定，在具体实施例中更优选为同时限定，由此得到的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的性能优异，能够满足高温、高载、强辐射、高真空等环境下的摩擦磨损需求。
基于上述提供的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料，本发明还提出一种NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法，图1所示为本发明提供的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法的一实施例。请参阅图1，在本实施例中，所述NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤S10、对Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo进行干燥处理；
在原料选择时，优选为所述Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo均呈粉末状，更便于后续对应制备球形粉末。进一步地，所述Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo的粒径均为20～60μm。
所述干燥处理用以去除所有原材料粉末表面的杂质或油污等，在本实施例中，步骤S10中的干燥处理步骤包括：将Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo分别装入盛有酒精溶液的坩埚中，在真空环境下加热，利用沸腾酒精对物料进行干燥，其中，所述真空环境的真空度为(3.0～6.5)×10-2Pa，加热温度为20～40℃，沸腾时间为30～50min。
步骤S20、通过真空-气雾化的方式，将干燥后的Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒制成可用于激光熔融沉积的AuAgSe-Al2O3球形粉末，将干燥后的Li、Ni、Pb和WC纳米粒子制成LiNiPb-WC球形粉末，将Ni、Ti、Cr、Cu和Mo制成可用于激光熔融沉积的NiTiCrCuMo球形粉末；
通过真空-气雾化的方式制备AuAgSe-Al2O3球形粉末(即固体润滑相球形粉末)、LiNiPb-WC球形粉末(即调控剂球形粉末)和NiTiCrCuMo球形粉末(即基体材料球形粉末)，制备出的球形粉末具有纯度高、氧含量低、粉末粒度小、分布窄且成分均匀等优点。在本实施例中，所述真空-气雾化的熔炼温度为1100～1700℃，冷却液为超纯水，保护气体为氩气，真空度为(4.5～7.5)×10-2Pa。如图2所示为通过真空-气雾化制备出的AuAgSe-Al2O3球形粉末的电镜形貌图。
步骤S30、通过激光熔融沉积的方式，将所述AuAgSe-Al2O3球形粉末与所述NiTiCrCuMo球形粉末制成具有正余弦式结构孔的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料；
通过激光熔融沉积的方式，将固体润滑相球形粉末与基体材料球形粉末制备具有正余弦结构孔的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料，该复合材料的正余弦结构空分布规则，孔径尺寸小且分布均匀，孔尺寸间距合理，材料组织结构致密，机械物理化学性能稳定。在本实施例中，所述激光熔融沉积的激光功率为210～260W，激光器线速率为1000～1700mm/s，层厚为10～45μm，送粉率为5～15g/min，填充间距为0.03～0.06μm。图3所示为通过激光熔融沉积制备出的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦式结构孔的形貌图。
步骤S40、通过真空-压力溶渗的方式，将所述LiNiPb-WC球形粉末填充于所述NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦式结构孔中，制得NiTiCrCuMo基自润滑复合材料。
通过真空-压力熔渗的方式，将调控剂球形粉末填充到NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦结构孔中，即制得所述NiTiCrCuMo基自润滑复合材料，如此，LiNiPb-WC作为调控剂能够使得自润滑复合材料的润滑性能稳定，不产生腐蚀和其他有害作用，对提高所述NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料在特殊工况条件(如有高温、放射性、高真空的环境、产品不能受到污染或不能有润滑液体存在的场合)下，能很好地与固体润滑相(AuAgSe-Al2O3起到良好的协同润滑作用，摩擦磨损性能稳定，具有很高的应用价值与发展潜力。在本实施例中，所述真空-压力溶渗的保护气体为氮气，加热功率为80～105kW，加热温度为500～800℃，施加压力为0.72～0.85MPa。图4所示为通过真空-压力熔渗将所述LiNiPb-WC球形粉末填充于所述NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦式结构孔中的填充状态形貌图(300倍)。
图5所示为通过本实施例提供的方法制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的断面组织结构10000倍场发射形貌图，图6所示为通过本实施例提供的方法制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的400倍磨痕电子探针形貌图，图7所示为通过本实施例提供的方法制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的摩擦磨损表面50000倍场发射扫描电镜图。
本发明提供的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法，工艺简单，制备过程周期短、效率高且能耗低，工艺参数稳定、操作简单且易于控制，制得的产品重复性好且性能稳定，可适用于规模化、批量化和机械化生产。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)NiTiCrCuMo基自润滑复合材料组成：
固体润滑相AuAgSe-Al2O3：Au、Ag和Se的质量比为62:5:1，Au、Ag和Se的总质量与Al2O3纳米颗粒的质量之比为3:4；
调控剂LiNiPb-WC：Li、In和Pb的原子比为1:1:2，Li、In和Pb的总质量与所述WC纳米粒子的质量之比为3:1，WC纳米粒子中的W与C的原子比为1:0.4；
基体材料NiTiCrCuMo：Ni、Ti、Cr、Cu和Mo的原子比为2:2:2:1:0.5；
基体材料NiTiCrCuMo与固体润滑相AuAgSe-Al2O3的质量比为1:0.1，调控剂LiNiPb-WC的质量与固体润滑相AuAgSe-Al2O3和基体材料NiTiCrCuMo总质量之比为1:3。
(2)按比例分别称取Au粉、Ag粉、Se粉、Al2O3纳米颗粒、Li粉、In粉、Pb粉、WC纳米粒子、Ni粉、Ti粉、Cr粉、Cu粉和Mo粉(粒径均为20μm)，分别装入盛有酒精溶液的坩埚中，在真空环境下加热，利用沸腾酒精对物料进行干燥；其中，所述真空环境的真空度为3.0×10- 2Pa，加热温度为20℃，沸腾时间为30min，处理完毕后得到干燥后的原料粉末。
(3)利用真空-气雾化设备，将干燥后的Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒制成可用于激光熔融沉积的AuAgSe-Al2O3球形粉末，将干燥后的Li、Ni、Pb和WC纳米粒子制成LiNiPb-WC球形粉末，将Ni、Ti、Cr、Cu和Mo制成可用于激光熔融沉积的NiTiCrCuMo球形粉末；其中，真空-气雾化设备的熔炼温度为1100℃，冷却液为超纯水，保护气体为氩气，真空度为4.5×10-2Pa。
(4)利用激光熔融沉积设备，将步骤(3)制得的AuAgSe-Al2O3球形粉末与NiTiCrCuMo球形粉末制成具有正余弦式结构孔的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料；其中，激光熔融沉积设备的激光功率为210W，激光器线速率为1000mm/s，层厚为10μm，送粉率为5g/min，填充间距为0.03μm。
(5)利用真空-压力溶渗设备，将步骤(2)制得的LiNiPb-WC球形粉末填充于步骤(3)制得的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦式结构孔中，即制得NiTiCrCuMo基自润滑复合材料；其中，真空-压力溶渗设备的保护气体为氮气，加热功率为80kW，加热温度为500℃，施加压力为0.72MPa。
实施例2
(1)NiTiCrCuMo基自润滑复合材料组成：
固体润滑相AuAgSe-Al2O3：Au、Ag和Se的质量比为62:10:4，Au、Ag和Se的总质量与Al2O3纳米颗粒的质量之比为3:4.5；
调控剂LiNiPb-WC：Li、In和Pb的原子比为1:2:3，Li、In和Pb的总质量与所述WC纳米粒子的质量之比为3:1.5，WC纳米粒子中的W与C的原子比为1:0.5；
基体材料NiTiCrCuMo：Ni、Ti、Cr、Cu和Mo的原子比为2:2:2:1:0.6；
基体材料NiTiCrCuMo与固体润滑相AuAgSe-Al2O3的质量比为1:0.15，调控剂LiNiPb-WC的质量与固体润滑相AuAgSe-Al2O3和基体材料NiTiCrCuMo总质量之比为1:4。
(2)按比例分别称取Au粉、Ag粉、Se粉、Al2O3纳米颗粒、Li粉、In粉、Pb粉、WC纳米粒子、Ni粉、Ti粉、Cr粉、Cu粉和Mo粉(粒径均为45μm)，分别装入盛有酒精溶液的坩埚中，在真空环境下加热，利用沸腾酒精对物料进行干燥；其中，所述真空环境的真空度为4.5×10- 2Pa，加热温度为30℃，沸腾时间为42min，处理完毕后得到干燥后的原料粉末。
(3)利用真空-气雾化设备，将干燥后的Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒制成可用于激光熔融沉积的AuAgSe-Al2O3球形粉末，将干燥后的Li、Ni、Pb和WC纳米粒子制成LiNiPb-WC球形粉末，将Ni、Ti、Cr、Cu和Mo制成可用于激光熔融沉积的NiTiCrCuMo球形粉末；其中，真空-气雾化设备的熔炼温度为1500℃，冷却液为超纯水，保护气体为氩气，真空度为6.5×10-2Pa。
(4)利用激光熔融沉积设备，将步骤(3)制得的AuAgSe-Al2O3球形粉末与NiTiCrCuMo球形粉末制成具有正余弦式结构孔的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料；其中，激光熔融沉积设备的激光功率为240W，激光器线速率为1300mm/s，层厚为25μm，送粉率为13g/min，填充间距为0.05μm。
(5)利用真空-压力溶渗设备，将步骤(2)制得的LiNiPb-WC球形粉末填充于步骤(3)制得的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦式结构孔中，即制得NiTiCrCuMo基自润滑复合材料；其中，真空-压力溶渗设备的保护气体为氮气，加热功率为95kW，加热温度为700℃，施加压力为0.79MPa。
实施例3
(1)NiTiCrCuMo基自润滑复合材料组成：
固体润滑相AuAgSe-Al2O3：Au、Ag和Se的质量比为62:15:7，Au、Ag和Se的总质量与Al2O3纳米颗粒的质量之比为3:5；
调控剂LiNiPb-WC：Li、In和Pb的原子比为1:2:4，Li、In和Pb的总质量与所述WC纳米粒子的质量之比为3:2，WC纳米粒子中的W与C的原子比为1:0.6；
基体材料NiTiCrCuMo：Ni、Ti、Cr、Cu和Mo的原子比为2:2:2:1:0.7；
基体材料NiTiCrCuMo与固体润滑相AuAgSe-Al2O3的质量比为1:0.2，调控剂LiNiPb-WC的质量与固体润滑相AuAgSe-Al2O3和基体材料NiTiCrCuMo总质量之比为1:5。
(2)按比例分别称取Au粉、Ag粉、Se粉、Al2O3纳米颗粒、Li粉、In粉、Pb粉、WC纳米粒子、Ni粉、Ti粉、Cr粉、Cu粉和Mo粉(粒径均为60μm)，分别装入盛有酒精溶液的坩埚中，在真空环境下加热，利用沸腾酒精对物料进行干燥；其中，所述真空环境的真空度为6.5×10- 2Pa，加热温度为40℃，沸腾时间为50min，处理完毕后得到干燥后的原料粉末。
(3)利用真空-气雾化设备，将干燥后的Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒制成可用于激光熔融沉积的AuAgSe-Al2O3球形粉末，将干燥后的Li、Ni、Pb和WC纳米粒子制成LiNiPb-WC球形粉末，将Ni、Ti、Cr、Cu和Mo制成可用于激光熔融沉积的NiTiCrCuMo球形粉末；其中，真空-气雾化设备的熔炼温度为1700℃，冷却液为超纯水，保护气体为氩气，真空度为7.5×10-2Pa。
(4)利用激光熔融沉积设备，将步骤(3)制得的AuAgSe-Al2O3球形粉末与NiTiCrCuMo球形粉末制成具有正余弦式结构孔的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料；其中，激光熔融沉积设备的激光功率为260W，激光器线速率为1700mm/s，层厚为45μm，送粉率为15g/min，填充间距为0.06μm。
(5)利用真空-压力溶渗设备，将步骤(2)制得的LiNiPb-WC球形粉末填充于步骤(3)制得的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦式结构孔中，即制得NiTiCrCuMo基自润滑复合材料；其中，真空-压力溶渗设备的保护气体为氮气，加热功率为105kW，加热温度为800℃，施加压力为0.85MPa。
对上述各实施例制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料进行相关性能测试，测试方法和结果如下：
采用HVS-1000型数显显微硬度测试仪，测定材料的硬度，并测试材料的密度，测试结果如表1所示。
表1各实施例制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的硬度和密度
Figure BDA0002309051640000111
Figure BDA0002309051640000121
各实施例制得的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的摩擦系数曲线图如图8和表1所示，磨损率柱状图如图9和表1所示。结合表1及图8和图9的结果可知，本发明实施例1至3制备的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料具有优异的减摩抗磨性能，同时也具备足够的机械强度。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种NiTiCrCuMo基自润滑复合材料，其特征在于，包括固体润滑相、调控剂和基体材料，其中，
所述固体润滑相包括Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒；
所述调控剂包括Li、In、Pb和WC纳米粒子；
所述基体材料包括Ni、Ti、Cr、Cu和Mo。
2.如权利要求1所述的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料，其特征在于，所述基体材料与所述固体润滑相的质量比为1:(0.1～0.2)，所述调控剂的质量与所述固体润滑相和基体材料总质量之比为1:(3～5)。
3.如权利要求1所述的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料，其特征在于，所述固体润滑相中：所述Au、Ag和Se的总质量与所述Al2O3纳米颗粒的质量之比为3:(4～5)，所述Au、Ag和Se的质量比为62:(5～15):(1～7)；和/或，
所述调控剂中：所述Li、In和Pb的总质量与所述WC纳米粒子的质量之比为3:(1～2)，所述Li、In和Pb的原子比为1:(1～2):(2～4)，所述WC纳米粒子中的W与C的原子比为1:(0.4～0.6)；和/或，
所述基体材料中：所述Ni、Ti、Cr、Cu和Mo的原子比为2:2:2:1:(0.5～0.7)。
4.一种如权利要求1至3任意一项所述的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
对Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo进行干燥处理；
通过真空-气雾化的方式，将干燥后的Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒制成可用于激光熔融沉积的AuAgSe-Al2O3球形粉末，将干燥后的Li、Ni、Pb和WC纳米粒子制成LiNiPb-WC球形粉末，将Ni、Ti、Cr、Cu和Mo制成可用于激光熔融沉积的NiTiCrCuMo球形粉末；
通过激光熔融沉积的方式，将所述AuAgSe-Al2O3球形粉末与所述NiTiCrCuMo球形粉末制成具有正余弦式结构孔的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料；
通过真空-压力溶渗的方式，将所述LiNiPb-WC球形粉末填充于所述NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦式结构孔中，制得NiTiCrCuMo基自润滑复合材料。
5.如权利要求4所述的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，所述Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo均呈粉末状。
6.如权利要求5所述的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，所述Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo的粒径均为20～60μm。
7.如权利要求4所述的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，对Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo进行干燥处理的步骤，包括：
将Au、Ag、Se、Al2O3纳米颗粒、Li、Ni、Pb、WC纳米粒子、Ni、Ti、Cr、Cu和Mo分别装入盛有酒精溶液的坩埚中，在真空环境下加热，利用沸腾酒精对物料进行干燥，其中，所述真空环境的真空度为(3.0～6.5)×10-2Pa，加热温度为20～40℃，沸腾时间为30～50min。
8.如权利要求4所述的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，通过真空-气雾化的方式，将干燥后的Au、Ag、Se和Al2O3纳米颗粒制成可用于激光熔融沉积的AuAgSe-Al2O3球形粉末，将干燥后的Li、Ni、Pb和WC纳米粒子制成LiNiPb-WC球形粉末，将Ni、Ti、Cr、Cu和Mo制成可用于激光熔融沉积的NiTiCrCuMo球形粉末的步骤中：
所述真空-气雾化的熔炼温度为1100～1700℃，冷却液为超纯水，保护气体为氩气，真空度为(4.5～7.5)×10-2Pa。
9.如权利要求4所述的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，通过激光熔融沉积的方式，将所述AuAgSe-Al2O3球形粉末与所述NiTiCrCuMo球形粉末制成具有正余弦式结构孔的NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的步骤中：
所述激光熔融沉积的激光功率为210～260W，激光器线速率为1000～1700mm/s，层厚为10～45μm，送粉率为5～15g/min，填充间距为0.03～0.06μm。
10.如权利要求4所述的NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，通过真空-压力溶渗的方式，将所述LiNiPb-WC球形粉末填充于所述NiTiCrCuMo-(AuAgSe-Al2O3)复合材料的正余弦式结构孔中，制得NiTiCrCuMo基自润滑复合材料的步骤中：
所述真空-压力溶渗的保护气体为氮气，加热功率为80～105kW，加热温度为500～800℃，施加压力为0.72～0.85MPa。
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