CN111085684B - 一种高温自润滑型钛铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温自润滑型钛铝基复合材料及其制备方法。该复合材料以镀铌磷酸镁为高温固体润滑剂，以钛铝合金为基体，润滑剂质量为基体质量的4~12%，基体中元素钛、铝质量比为1:1。制备方法：1）对磷酸镁进行表面镀铌；2）按基体质量的4~12%称取表面镀铌的磷酸镁粉，将镀铌磷酸镁与钛铝合金混合得到初始配料；3）将初始配料置于多维摆动式球磨机进行2~4h无球摆动混粉，得到混合均匀的烧结配料；4）将烧结配料置于放电等离子烧结炉进行烧结。本发明制备的复合材料具有优异的高温润滑减摩耐磨性能，且解决磷酸镁作为固体润滑剂导致基体材料强度降低的问题，拓展钛铝基复合材料作为轻质高温结构材料的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及金属基自润滑复合材料及其制备技术领域，更具体地，涉及一种高温自润滑型钛铝基复合材料及其制备方法。
背景技术
钛铝合金密度低、比强度高、比刚度高、耐热性和抗高温蠕变性能好，是综合性能好的轻质高温合金，被视为一种最具应用前景的轻质高温结构材料。然而，钛铝合金存在高温抗磨减摩性能差的缺点，这在一定程度上制约了其发展应用。
为解决这一技术问题，国内外研究学者通过在钛铝合金中添加ZnO、Ti3SiC2、BaF2-CaF2、石墨烯等固体润滑剂获得钛铝基自润滑复合材料，与纯钛铝合金相比，其高温润滑减摩耐磨性能有明显改善。伴随着航空、航天和核能等高新技术发展对发动机、涡轮增压器等所用高温结构材料的强度、减摩、耐磨性能要求越来越高，因而研究与探索新型高温固体润滑剂一直是必要的。
磷酸盐作为一类具有层状主体结构的化合物，其层板内原子间多为共价键结合，层间为范德华力或其它弱的静电相互作用，因此积极开发探索磷酸盐在润滑领域新的应用具有重要的意义。然而，目前磷酸盐在润滑领域的相关研究主要分为两类：润滑油/脂的添加剂（张效胜. 层状硅/磷酸盐及其改性材料的合成与摩擦学特性研究 [D]. 太原理工大学，2014.）和固体润滑剂的粘结剂（丁勇. 高温润滑涂层的制备及性能研究 [D]. 兰州理工大学，2011.），关于磷酸盐作为金属基复合材料的固体润滑剂尚待研究。此外，磷酸盐，类似石墨、MoS2等层状固体润滑剂，通常存在着以牺牲复合基体材料强度为代价来改善材料抗磨减摩性能的技术矛盾。
为解决这一技术问题，本发明提出首先对磷酸盐进行镀铌，然后与钛铝合金基体烧结制备钛铝基复合材料，烧结过程中铌与钛将生成强化相钛化铌，从而解决因磷酸镁添加而导致钛铝基复合材料基体强度降低问题。综上，本发明提出一种以镀铌磷酸镁为固体润滑剂的高温自润滑型钛铝基复合材料有着重要的理论与实际意义，且有助于拓展钛铝基复合材料作为轻质高温结构材料的应用领域。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种高温自润滑型钛铝基复合材料及其制备方法，该复合材料具有备高机械硬度和优异高温润滑减摩耐磨性能，且制备方法工艺简单、制备过程安全环保、经济效益好低，适合批量生产和推广。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种高温自润滑型钛铝基复合材料，其特征在于，所述复合材料以镀铌磷酸镁为高温固体润滑剂，以钛铝合金为基体，其中润滑剂质量为基体质量的4~12wt.%， 基体中元素钛、铝质量比为1:1。
一种高温自润滑型钛铝基复合材料的制备方法，该方法包含下述步骤：
1）对磷酸镁进行表面镀铌；
2）按基体材料质量的4~12wt.%，称取步骤1）所得表面镀铌的磷酸镁粉，将镀铌磷酸镁与钛铝合金混合得到初始配料；
3）将步骤2）所得配料置于多维摆动式球磨机进行2~4h无球摆动混粉，得到混合均匀的烧结配料；
4）将步骤3）所得配料置于放电等离子烧结炉进行烧结制备，得到高温自润滑型钛铝基复合材料。
本发明中，所述步骤1）磷酸镁的表面镀铌工艺，包含下述步骤：
a）配制含磷酸镁、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮和氢氧化钠的溶液，并将溶液加热至120℃加入硝酸铌进行反应，其中磷酸镁、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮和硝酸铌的重量比为100:1000:2:1；
b）将步骤a）反应持续进行1h，停止后室温静置至固体析出沉积；
c）将步骤b）所得沉积固体与溶液进行抽滤分离，并用去离子水4次重复冲洗分离固体；
d）将步骤c）所得固体置于电热鼓风干燥箱进行3h干燥，其干燥温度70℃。
本发明中，所述步骤4）烧结制备工艺的保护气为氩气，烧结温度为1000℃，升温时间为10分钟，烧结压力为40MPa，1000℃时保温时间为10分钟，当保温保压结束后随炉冷却至室温取出。
本发明的有益效果是：
1、本发明制备的高温自润滑型钛铝基复合材料，在高温摩擦过程中摩擦表面能够形成一层光滑且较完整润滑膜，发挥高温润滑减摩耐磨性能，能够实现在高温轻质结构材料领域的广泛应用；
2、本发明为解决磷酸镁作为固体润滑剂导致基体材料强度降低问题，提出对磷酸镁表面镀铌，同时铌也是改善钛铝合金基体强度的合金元素；
3、原料来源广泛、制备过程安全环保、成本低，适合大规模工业化生产。
附图说明
图1是实施例1、2、3制备的高温自润滑型钛铝基复合材料的摩擦系数图，摩擦试验条件：温度600℃、速度0.3m/s、载荷10N、时间80min。
图2是实施例1、2、3制备的高温自润滑型钛铝基复合材料的磨损率图，摩擦试验条件：温度600℃、速度0.3m/s、载荷10N、时间80min。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步对本发明加以说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种高温自润滑型钛铝基复合材料，为以镀铌磷酸镁为高温固体润滑剂，钛铝合金为基体，其中润滑剂质量为基体质量的4wt.%。
所述自润滑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1）对磷酸镁进行表面镀铌：首先反应容器中依次加入100克磷酸镁、1000克丙三醇、2克聚乙烯吡咯烷酮，混合过程中滴加氢氧化钠获得pH值10的反应溶液，随后将溶液加热升温，在温度达到120℃时加入1克硝酸铌进行反应，连续反应1h后室温静置至固体析出沉积；抽滤分离沉积固体与溶液，对分离固体进行4次重复去离子水冲洗，冲洗后固体置于电热鼓风干燥箱进行70℃温度下3h干燥，获得镀铌磷酸镁粉；
2）称取10克钛铝合金粉和0.6克镀铌磷酸镁粉，得到初始配料；
3）将初始配料置于多维摆动式球磨机进行2h无球摆动混粉，得到混合均匀的烧结配料；
4）将烧结配料置于放电等离子烧结炉，在烧结温度为1000℃，升温时间为10分钟，烧结压力为40MPa，1000℃时保温时间为10分钟的真空氩气保护条件下烧结，烧结结束后随炉冷却至室温取出高温自润滑型钛铝基复合材料。
采用HVS-1000型数显显微维氏硬度仪测试实施例1制得高温自润滑型钛铝基复合材料的硬度为5.18GPa。图1、图2分别显示出实施例1制得高温自润滑型钛铝基复合材料的摩擦系数和磨损率，可以看出该材料的摩擦系数和磨损率分别为0.33和3.16×10-4mm3/(Nm)，表明该复合材料具有优异的高温润滑抗磨减摩性能。
实施例2
一种高温自润滑型钛铝基复合材料，为以镀铌磷酸镁为高温固体润滑剂，钛铝合金为基体，其中润滑剂质量为基体质量的8wt.%。
所述自润滑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1）对磷酸镁进行表面镀铌：首先反应容器中依次加入100克磷酸镁、1000克丙三醇、2克聚乙烯吡咯烷酮，混合过程中滴加氢氧化钠获得pH值10的反应溶液，随后将溶液加热升温，在温度达到120℃时加入1克硝酸铌进行反应，连续反应1h后室温静置至固体析出沉积；抽滤分离沉积固体与溶液，对分离固体进行4次重复去离子水冲洗，冲洗后固体置于电热鼓风干燥箱进行70℃温度下3h干燥，获得镀铌磷酸镁粉；
2）称取10克钛铝合金粉和0.8克镀铌磷酸镁粉，得到初始配料；
3）将初始配料置于多维摆动式球磨机进行3h无球摆动混粉，得到混合均匀的烧结配料；
4）将烧结配料置于放电等离子烧结炉，在烧结温度为1000℃，升温时间为10分钟，烧结压力为40MPa，1000℃时保温时间为10分钟的真空氩气保护条件下烧结，烧结结束后随炉冷却至室温取出高温自润滑型钛铝基复合材料。
采用HVS-1000型数显显微维氏硬度仪测试实施例2制得高温自润滑型钛铝基复合材料的硬度为5.58GPa。图1、图2分别显示出实施例2制得高温自润滑型钛铝基复合材料的摩擦系数和磨损率，可以看出该材料的摩擦系数和磨损率分别为0.32和3.01×10-4mm3/(Nm)，表明该复合材料具有优异的高温润滑抗磨减摩性能。
实施例3
一种高温自润滑型钛铝基复合材料，为以镀铌磷酸镁为高温固体润滑剂，钛铝合金为基体，其中润滑剂质量为基体质量的12wt.%。
所述自润滑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1）对磷酸镁进行表面镀铌：首先反应容器中依次加入100克磷酸镁、1000克丙三醇、2克聚乙烯吡咯烷酮，混合过程中滴加氢氧化钠获得pH值10的反应溶液，随后将溶液加热升温，在温度达到120℃时加入1克硝酸铌进行反应，连续反应1h后室温静置至固体析出沉积；抽滤分离沉积固体与溶液，对分离固体进行4次重复去离子水冲洗，冲洗后固体置于电热鼓风干燥箱进行70℃温度下3h干燥，获得镀铌磷酸镁粉；
2）称取10克钛铝合金粉和1克镀铌磷酸镁粉，得到初始配料；
3）将初始配料置于多维摆动式球磨机进行4h无球摆动混粉，得到混合均匀的烧结配料；
4）将烧结配料置于放电等离子烧结炉，在烧结温度为1000℃，升温时间为10分钟，烧结压力为40MPa，1000℃时保温时间为10分钟的真空氩气保护条件下烧结，烧结结束后随炉冷却至室温取出高温自润滑型钛铝基复合材料。
采用HVS-1000型数显显微维氏硬度仪测试实施例3制得高温自润滑型钛铝基复合材料的硬度为5.89GPa。图1、图2分别显示出实施例3制得高温自润滑型钛铝基复合材料的摩擦系数和磨损率，可以看出该材料的摩擦系数和磨损率分别为0.30和2.82×10-4mm3/(Nm)，表明该复合材料具有优异的高温润滑抗磨减摩性能。
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)
1.一种高温自润滑型钛铝基复合材料的制备方法，其特征在于：包含如下步骤：
1）对磷酸镁进行表面镀铌得到表面镀铌的磷酸镁粉；
2）按基体质量的4~12%称取步骤1）所得表面镀铌的磷酸镁粉，将镀铌磷酸镁粉与钛铝合金混合得到初始配料；
3）将步骤2）所得初始配料置于多维摆动式球磨机进行2~4h无球摆动混粉，得到混合均匀的烧结配料；
4）将步骤3）所得烧结配料置于放电等离子烧结炉进行烧结制备，得到高温自润滑型钛铝基复合材料；
所述复合材料以镀铌磷酸镁为高温固体润滑剂，以钛铝合金为基体，其中高温固体润滑剂的质量为基体质量4~12%，基体中钛元素、铝元素的质量比为1:1；
所述步骤4）烧结制备的保护气为氩气，烧结温度为1000℃，升温时间为10分钟，烧结压力为40MPa，1000℃时保温时间为10分钟，当保温保压结束后随炉冷却至室温取出。
2.根据权利要求1所述的高温自润滑型钛铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1）对磷酸镁进行表面镀铌的方法如下：
a）配制含磷酸镁、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮和氢氧化钠的溶液，并将溶液加热至120℃加入硝酸铌进行反应，其中磷酸镁、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮和硝酸铌的重量比为100:1000:2:1；
b）将步骤a）反应持续进行1h，停止后室温静置至固体析出沉积；
c）将步骤b）所得沉积固体与溶液进行抽滤分离，并用去离子水4次重复冲洗分离固体；
d）将步骤c）所得固体置于电热鼓风干燥箱进行3h干燥，干燥温度为70℃。
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|---|---|---|---|---|
| CN113462922A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-10-01 | 山东朝阳轴承有限公司 | 一种自润滑复合材料及其制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005281732A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Mitsubishi Materials Corp | 表面緻密性、寸法精度に優れた軟磁性焼結合金およびその製造方法 |
| TW200734087A (en) * | 2005-12-30 | 2007-09-16 | Hoeganaes Ab | Lubricant for powder metallurgical compositions |
| CN101658932A (zh) * | 2009-09-22 | 2010-03-03 | 北京科技大学 | 一种电机磁芯用自润滑绝缘铁粉的制备方法 |
| CN103334030A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-10-02 | 武汉理工大学 | 一种含石墨烯钛铝基自润滑复合材料及其制备方法 |
| CN107384558A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-24 | 太原理工大学 | 以插层型层状磷酸镁作为固体润滑添加剂的润滑脂及其制备方法 |
| CN108823449A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-16 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七二研究所） | 一种钛铝基自润滑复合材料及其制备方法 |
| CN109563627A (zh) * | 2016-08-30 | 2019-04-02 | 杰富意钢铁株式会社 | 带有被膜的金属、被膜形成用处理液和带有被膜的金属的制造方法 |
| CN109721361A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-07 | 齐鲁工业大学 | 添加金属包覆纳米固体润滑剂复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1167076A (zh) * | 1996-05-30 | 1997-12-10 | 刘建国 | 新型非线性光学晶体铌磷酸镁 |
| TWI221861B (en) * | 1998-04-22 | 2004-10-11 | Toyo Boseki | Agent for treating metallic surface, surface-treated metal material and coated metal material |
| JP2005256156A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Furakuto:Kk | クロムフリー表面処理剤及び表面処理金属材料 |
| CN101045828A (zh) * | 2006-07-03 | 2007-10-03 | 张义纲 | 磷酸盐包膜粉体及其制备方法 |
| JP5580725B2 (ja) * | 2010-12-20 | 2014-08-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 圧粉磁心の製造方法、および該製造方法によって得られた圧粉磁心 |
| CN108707784B (zh) * | 2018-05-28 | 2020-02-11 | 黄河水利职业技术学院 | 一种硼酸镁增强镍铝基自润滑复合材料及其制备方法 |
-
2020
- 2020-02-20 CN CN202010105319.6A patent/CN111085684B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005281732A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Mitsubishi Materials Corp | 表面緻密性、寸法精度に優れた軟磁性焼結合金およびその製造方法 |
| TW200734087A (en) * | 2005-12-30 | 2007-09-16 | Hoeganaes Ab | Lubricant for powder metallurgical compositions |
| CN101658932A (zh) * | 2009-09-22 | 2010-03-03 | 北京科技大学 | 一种电机磁芯用自润滑绝缘铁粉的制备方法 |
| CN103334030A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-10-02 | 武汉理工大学 | 一种含石墨烯钛铝基自润滑复合材料及其制备方法 |
| CN109563627A (zh) * | 2016-08-30 | 2019-04-02 | 杰富意钢铁株式会社 | 带有被膜的金属、被膜形成用处理液和带有被膜的金属的制造方法 |
| CN107384558A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-24 | 太原理工大学 | 以插层型层状磷酸镁作为固体润滑添加剂的润滑脂及其制备方法 |
| CN108823449A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-16 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七二研究所） | 一种钛铝基自润滑复合材料及其制备方法 |
| CN109721361A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-07 | 齐鲁工业大学 | 添加金属包覆纳米固体润滑剂复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Alternative lubrication and lubricants for the cold extrusion of steel parts;Caminaga Celio等;《JOURNAL OF MATERIALS PROCESSING TECHNOLOGY》;20061031;第179卷(第1-3期);第87-91页 * |
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