【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自润滑材料，尤其涉及一种高温高强自润滑复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、工业技术的快速发展，对众多机械装备提出了更为严苛的工作要求，如高温与长寿命需求，这对于组成相关摩擦系统的核心部件材料而言有着巨大的挑战，以航空航天工业中的轴承、轴套、齿轮等各种动作部件为例，为发挥足够的宽温域支撑、稳定与润滑作用，要求相关材料在高温无油润滑的条件下具有优良的力学性能与减磨、耐磨性能。而现有高温固体润滑材料往往力学性能不足且对环境大气和环境温度非常敏感，在极端恶劣的条件下，如高温、高温腐蚀环境、高速、重载条件下的大气和真空交替，都会加剧相关材料的失效。因此，发展具有良好摩擦性能和优越的力学性能的新型高温固体自润滑材料成为了相关
的重点。
2、为了满足固体自润滑复合材料高温力学性能和自润滑要求，通常以结构稳定、抗氧化能力强和力学性能良好的合金作为复合材料的基体，以软金属、金属氧化物、金属氟化物、层状结构作为润滑剂。如文献(《wear》，310，(2014)1-11)报道了一种镍铝基自润滑材料，通过添加ti3sic2、mos2作为润滑剂，在室温到800℃表现出良好的润滑效果；公开号为cn109706370a的专利文献公开了一种原位合成max相增强镍基高温润滑复合材料的制备方法，通过粉末冶金的方法在镍基高温合金中引入ti3alc2润滑材料，获得具有高温润滑性的max相三维层状陶瓷增强镍基复合材料；公开号为cn106086525a的专利文献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，以ag、ws2、石墨作为润
3、由此可见，目前报道的高温合金基固体自润滑材料难以实现高温力学和摩擦学性能的协调统一，亟需研制一种高强的新型金属基自润滑复合材料，以适应于高温承力部件的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高温高强自润滑复合材料及其制备方法，该类材料能够兼顾高温合金的优良力学性能与自润滑材料的低摩擦系数与磨损率。
2、第一方面，本专利技术提供一种自润滑复合材料，所述复合材料包括高温合金材料和自润滑材料，所述高温合金材料形成为多孔的主体骨架结构，所述自润滑材料填充并复合于所述多孔的主体骨架结构中；
3、其中，所述高温合金材料包括ni基、co基、fe基、ti基、mo基、nb基或金属间化合物基高温合金中的至少一种；
4、所述自润滑材料包括max相金属陶瓷组分以及金属组分；
5、所述max相金属陶瓷组分的分子式为mn+1axn，n＝1、2或3，m包括ti、v、cr、zr、nb、mo、hf、sc或ta中的至少一种，a包括al、si、p、s、ga、ge、as、cd、in、sn、tl或pb中的至少一种，x为c和/或n；
6、所述金属组分包括金属cu、ag、pb、ti、al或v中的至少一种。
7、可选的，所述自润滑材料占所述复合材料总体积的10％～70％。
8、可选的，所述自润滑材料占所述复合材料总体积的20％～40％。
9、可选的，所述自润滑材料中所述max相金属陶瓷组分和所述金属组分的质量比为0.5:99.5～99.5:0.5。
10、可选的，所述高温合金材料包括ni基高温合金。
11、可选的，所述max相金属陶瓷组分包括ti3alc2和/或掺杂的(ti,m’)3alc2，其中，m’包括cr、v、zr或nb中的至少一种；所述金属组分包括cu和/或cu-m”合金，其中，m”包括ni、sn、cr、nb、ag、pb、ti或al中的至少一种。
12、可选的，所述自润滑材料和所述多孔的主体骨架结构之间形成过渡层，所述过渡层的平均厚度为3～30μm。
13、可选的，所述过渡层的物相结构包括cu/ni相以及ni/ni3al相。
14、第二方面，本专利技术提供一种前述的自润滑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
15、s1.提供高温合金材料和自润滑材料，所述高温合金材料形成为多孔的主体骨架结构，将所述自润滑材料填充于所述多孔的主体骨架结构中；
16、s2.烧结成型，制备得到所述复合材料。
17、可选的，步骤s2中，烧结压力为30～1000mpa，烧结温度为700～1300℃，保温时间为5-200min。
18、可选的，烧结压力为30～100mpa，烧结温度为850～1000℃，保温时间为5-30min。
19、综上所述，本专利技术具有以下至少一种有益效果：
20、1.本专利技术提供的一种高温高强自润滑复合材料，具有良好的高温力学性能；此外，自润滑复合材料结构性能稳定，尤其在高温下表现出优异的自润滑、减磨性能。
21、2.本专利技术提供的一种高温高强自润滑复合材料的制备方法，以高温合金制成具有多结构表面的金属骨架，将由max粉末和金属粉末混合而成的自润滑粉末填充其中，通过烧结可与高温合金形成合金/金属/层状金属陶瓷结构的冶金界面结合，保证复合材料的整体结构强度与稳定性，通过调控两种材料的体积占比与表面结构，可以对该复合材料的力学性能与自润滑特性进行调控，使其在宽温域下表现出适应于所需的力学与摩擦性能。
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1.一种自润滑复合材料，其特征在于，所述复合材料包括高温合金材料和自润滑材料，所述高温合金材料形成为多孔的主体骨架结构，所述自润滑材料填充并复合于所述多孔的主体骨架结构中；
2.根据权利要求1所述的自润滑复合材料，其特征在于，所述自润滑材料占所述复合材料总体积的10％～70％。
3.根据权利要求2所述的自润滑复合材料，其特征在于，所述自润滑材料占所述复合材料总体积的20％～40％。
4.根据权利要求1所述的自润滑复合材料，其特征在于，所述自润滑材料中所述MAX相金属陶瓷组分和所述金属组分的质量比为0.5:99.5～99.5:0.5。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的自润滑复合材料，其特征在于，所述高温合金材料包括Ni基高温合金。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的自润滑复合材料，其特征在于，所述MAX相金属陶瓷组分包括Ti3AlC2和/或掺杂的(Ti,M’)3AlC2，其中，M’包括Cr、V、Zr或Nb中的至少一种；所述金属组分包括Cu和/或Cu-M”合金，其中，M”包括Ni、Sn、Cr、Nb、Ag、Pb、Ti或A
7.根据权利要求1～4中任一项所述的自润滑复合材料，其特征在于，所述自润滑材料和所述多孔的主体骨架结构之间形成过渡层，所述过渡层的平均厚度为3～30μm。
8.一种权利要求1～7中任一项所述的自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，烧结压力为30～1000MPa，烧结温度为700～1300℃，保温时间为5-200min。
10.根据权利要求9所述的自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，烧结压力为30～100MPa，烧结温度为850～1000℃，保温时间为5-30min。
...【技术特征摘要】
1.一种自润滑复合材料，其特征在于，所述复合材料包括高温合金材料和自润滑材料，所述高温合金材料形成为多孔的主体骨架结构，所述自润滑材料填充并复合于所述多孔的主体骨架结构中；
2.根据权利要求1所述的自润滑复合材料，其特征在于，所述自润滑材料占所述复合材料总体积的10％～70％。
3.根据权利要求2所述的自润滑复合材料，其特征在于，所述自润滑材料占所述复合材料总体积的20％～40％。
4.根据权利要求1所述的自润滑复合材料，其特征在于，所述自润滑材料中所述max相金属陶瓷组分和所述金属组分的质量比为0.5:99.5～99.5:0.5。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的自润滑复合材料，其特征在于，所述高温合金材料包括ni基高温合金。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的自润滑复合材料，其特征在于，所述max相金属陶瓷组分包括ti3alc2和/或掺杂...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘颖，刘畅，王璐，王仁全，周立玉，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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