一种含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料，属于润滑材料技术领域。本发明专利技术通过控制原料中纳米Al2O3和SrCO3的用量，可以得到不同化学计量比的铝酸锶；本发明专利技术以镍、铬作为基体金属，利用不同化学计量比铝酸锶的协同润滑作用，可以改善高温自润滑复合材料在800℃条件下的摩擦性能和磨损性能，降低高温自润滑复合材料的摩擦系数和磨损率。实施例表明，本发明专利技术提供的含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料在800℃下摩擦系数可低至0.23，磨损率可低至1.4×10

A high temperature self-lubricating composite material containing strontium aluminate with different stoichiometric ratios and its preparation method

The invention provides a high temperature self-lubricating composite material containing strontium aluminate with different stoichiometric ratios, belonging to the technical field of lubricating materials. By controlling the amount of nano-Al2O3 and SrCO3 in raw materials, strontium aluminate with different stoichiometric ratios can be obtained; the friction and wear properties of high temperature self-lubricating composites can be improved by using nickel and chromium as matrix metals and the synergistic lubrication of strontium aluminate with different stoichiometric ratios, and the friction coefficient of high temperature self-lubricating composites can be reduced. And wear rate. The embodiment shows that the friction coefficient and wear rate of the high temperature self-lubricating composite material containing strontium aluminate with different stoichiometric ratios can be as low as 0.23 and 1.4*10 at 800 C.

【技术实现步骤摘要】
一种含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料及其制备方法
本专利技术涉及润滑材料
，特别涉及一种含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料及其制备方法。
技术介绍
高温自润滑材料是将一种或两种以上的具有润滑特性的物质添加到金属合金、陶瓷、金属陶瓷基体中，通过烧结、喷涂或特殊的工艺手段制备出可达到使用要求的复合材料或涂层，它能够起到润滑和耐磨的作用，从而满足实际工业生产工况的使用需求。高温自润滑复合材料的研发和应用是解决航天航空、国防系统、能源体系和信息工业等领域中各运动部件摩擦磨损问题的最好途径之一，是现阶段提高机械设备的精度和可靠性、延长机械系统的使用寿命和使用效率的重中之重。目前，在高温自润滑材料的研究和制备技术方面，国内已进行了很多研究工作。专利CN1220320A公开了含硫铁基高温自润滑耐磨合金，但这种合金只能做到在20～600℃的温度范围内降低摩擦系数，无法实现800℃下的自润滑；专利CN1101681A公开了含硫高温自润滑镍基合金，此合金将自润滑的温域控制到了室温到700℃，但仍无法解决800℃条件下运动部件磨损失效问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料及其制备方法。本专利技术提供的含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料在800℃条件下摩擦学性能优异，摩擦系数和磨损率均很低。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料，从化学组成上，所述高温自润滑复合材料包括SrAl12O19和Sr4Al14O25，或包括SrAl12O19、Sr4Al14O25和Sr4Al2O7，或包括Sr4Al14O25和Sr4Al2O7；所述含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料由包括以下质量百分含量的组分制备得到：优选的，当所述高温自润滑复合材料包括SrAl12O19和Sr4Al14O25时，所述SrAl12O19和Sr4Al14O25的摩尔比为1:2～2:1；当所述高温自润滑复合材料包括SrAl12O19、Sr4Al14O25和Sr4Al2O7时，所述SrAl12O19、Sr4Al14O25和Sr4Al2O7的摩尔比为1:(3～4):(2～7)；当所述高温自润滑复合材料包括Sr4Al14O25和Sr4Al2O7时，所述Sr4Al14O25和Sr4Al2O7的摩尔比为1:2～2:1。优选的，所述Ni粉的粒径为25～74μm，所述Cr粉的粒径为25～74μm，所述纳米Al2O3的粒径为20～40nm，所述SrCO3的粒径为25～74μm。优选的，所述Ni粉、Cr粉、纳米Al2O3和SrCO3的纯度独立地≥99.0％。本专利技术提供了上述含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将所述Ni粉和Cr粉混合后进行湿法球磨，得到预混合粉末；(2)将所述纳米Al2O3、SrCO3与所述预混合粉末混合后进行湿法球磨，得到混合粉末；(3)将所述混合粉末依次进行烘干和冷压，得到预成型复合材料；(4)将所述预成型复合材料进行热压烧结，得到含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料。优选的，所述步骤(1)与步骤(2)中湿法球磨的转速独立地为200～400r/min，球料比独立地为5～15：1，球磨时间独立地为10～20h。优选的，所述步骤(3)中冷压的压力为5～10MPa，时间为20～40s。优选的，所述步骤(4)中热压烧结的压力为20～30MPa，温度为1150～1250℃，时间为45～90min。优选的，所述步骤(4)中热压烧结的真空度≤1.0×10-2Pa。本专利技术提供了一种含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料，本专利技术通过控制原料中纳米Al2O3和SrCO3的用量，可以得到不同化学计量比铝酸锶；本专利技术以镍、铬作为基体金属，利用不同化学计量比铝酸锶的协同润滑作用，可以改善高温自润滑复合材料在800℃条件下的摩擦性能和磨损性能，降低高温自润滑复合材料的摩擦系数和磨损率。实施例表明，本专利技术提供的含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料在800℃下摩擦系数可低至0.23，磨损率可低至1.4×10-5mm3/(Nm)。本专利技术提供了一种含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料的制备方法，此法操作简便，易于工业化生产。附图说明图1为实施例1～4所得高温自润滑复合材料的X-射线衍射图谱。具体实施方式本专利技术提供了一种含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料，从化学组成上，所述高温自润滑复合材料包括SrAl12O19和Sr4Al14O25，或包括SrAl12O19、Sr4Al14O25和Sr4Al2O7，或包括Sr4Al14O25和Sr4Al2O7；所述含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料由包括以下质量百分含量的组分制备得到：在本专利技术中，当所述高温自润滑复合材料包括为SrAl12O19和Sr4Al14O25时，所述SrAl12O19和Sr4Al14O25的摩尔比优选为1:2～2:1；当所述高温自润滑复合材料包括SrAl12O19、Sr4Al14O25和Sr4Al2O7时，所述SrAl12O19、Sr4Al14O25和Sr4Al2O7的摩尔比优选为1:(3～4):(2～7)；当所述高温自润滑复合材料包括Sr4Al14O25和Sr4Al2O7时，所述Sr4Al14O25和Sr4Al2O7的摩尔比优选为1:2～2:1。以质量百分含量计，本专利技术所述高温自润滑复合材料的制备原料包括44.8～51.52％的Ni粉，优选为46～49.5％。在本专利技术中，所述Ni粉的粒径优选为25～74μm，更优选为38.5～50μm；所述Ni粉的纯度优选≥99.0％，更优选≥99.5％。以质量百分含量计，本专利技术所述高温自润滑复合材料的制备原料包括11.2～12.88％的Cr粉，优选为11.5～12.5％。在本专利技术中，所述Cr粉的粒径优选为25～74μm，更优选为38.5～50μm；所述Cr粉的纯度优选≥99.0％，更优选≥99.5％。以质量百分含量计，本专利技术所述高温自润滑复合材料的制备原料包括24～27.6％的纳米Al2O3，优选25～27％。在本专利技术中，所述纳米Al2O3的粒径优选为20～40nm，更优选为25～35nm；所述纳米Al2O3的纯度优选≥99.0％，更优选≥99.5％。以质量百分含量计，本专利技术所述高温自润滑复合材料的制备原料包括8～20％的SrCO3，优选为10～15％。在本专利技术中，所述SrCO3的粒径优选为25～74μm，更优选为30.8～61μm，最优选为38.5～50μm；所述SrCO3的纯度优选≥99.0％，更优选≥99.5％。在本专利技术中，所述纳米Al2O3与SrCO3在热压烧结时会反应生成不同化学计量比的铝酸锶，降低高温自润滑复合材料的摩擦系数和磨损率；本专利技术通过控制原料中SrCO3的用量，可以控制高温自润滑复合材料中铝酸锶的化学计量比，当SrCO3的质量百分含量为8％时，高温自润滑复合材料中包括SrAl12O19和Sr4Al14O25，SrAl12O19和Sr4Al14O25的协同润滑作用能使高温自润滑复合材料在600～800℃范围内的摩擦系数低至0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料，其特征在于，从化学组成上，所述高温自润滑复合材料包括SrAl12O19和Sr4Al14O25，或包括SrAl12O19、Sr4Al14O25和Sr4Al2O7，或包括Sr4Al14O25和Sr4Al2O7；所述含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料由包括以下质量百分含量的组分制备得到：

【技术特征摘要】
1.一种含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料，其特征在于，从化学组成上，所述高温自润滑复合材料包括SrAl12O19和Sr4Al14O25，或包括SrAl12O19、Sr4Al14O25和Sr4Al2O7，或包括Sr4Al14O25和Sr4Al2O7；所述含有不同化学计量比铝酸锶的高温自润滑复合材料由包括以下质量百分含量的组分制备得到：2.根据权利要求1所述的高温自润滑复合材料，其特征在于，当所述高温自润滑复合材料包括SrAl12O19和Sr4Al14O25时，所述SrAl12O19和Sr4Al14O25的摩尔比为1:2～2:1；当所述高温自润滑复合材料包括SrAl12O19、Sr4Al14O25和Sr4Al2O7时，所述SrAl12O19、Sr4Al14O25和Sr4Al2O7的摩尔比为1:(3～4):(2～7)；当所述高温自润滑复合材料包括Sr4Al14O25和Sr4Al2O7时，所述Sr4Al14O25和Sr4Al2O7的摩尔比为1:2～2:1。3.根据权利要求1所述的高温自润滑复合材料，其特征在于，所述Ni粉的粒径为25～74μm，所述Cr粉的粒径为25～74μm，所述纳米Al2O3的粒径为20～40nm，所述SrCO3的粒径为25～74μm。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰，冯乐，赵文文，姬帅，张骁勇，柳红豆，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61