一种铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高温自润滑块体材料的制备方法，尤其是一种用于25°C至800°C 下具有优异减摩抗磨性能的一种铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 在极端工况下服役的航空发动机、原子核反应堆、汽轮机等工业装备中的精密基 础部件如转动密封、高温轴承等，在600°C以上的高温条件下的摩擦学性能直接关系到机械 装备的可靠性、稳定性和耐久性，这已成为制约我国许多高端技术领域关键装备发展的技 术瓶颈。一般的润滑油脂以及传统固体润滑微粉作为减摩覆层已不能满足使役性能的综合 要求，使用包含高温固体润滑剂的部件是解决在高温苛刻工况条件下摩擦磨损问题的有效 途径。因此，高温润滑抗磨材料是摩擦学的重要研宄内容和前沿领域，对发展航空航天、装 备制造水平等具有重大的理论意义和应用价值。
[0003][0004][0005][0006] 因此，急需研发一种低成本，易加工，并具有减摩抗磨性能的高温自润滑材料的制 备方法来满足科学技术发展的需求。
[0007]
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种低成本、易加工，同时在25°C至800°C范围内具有减 摩抗磨性能的一种铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法。
[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
[0010] 一种铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法。其所述方法是按质量百分比分别 秤取BaF26-10%、Ag8-12%、Mo7. 5-9. 5%以及余量为Fe-Cr合金的粉末，并将粉末置于高 能球磨机中，以300转/分的速度混合4-12小时，得到混合均匀的合金粉体，再将混合均 匀的合金粉体置于石墨模具中，并在真空热压烧结炉中进行热压烧结，热压烧结温度为 950-1200°C，热压烧结压力为20-40MPa，保温时间为20-40分钟，烧结结束后随炉冷却后， 获得（FeCr)-BaF2-Ag-Mo高温自润滑块体材料。
[0011] 进一步地，附加技术特征如下。
[0012] 所述Fe-Cr合金粉末是基体合金粉末，其基体合金粉末的组成及其含量按质量百 分比为Fe79%+Cr21%，其基体合金粉末的制备方法是将基体合金粉末置于行星球磨机中混 合均匀，再在金属模具中施加35MPa的压力将物料压成胚体，后置于高温烧结炉中，在烧结 温度为Il〇〇°C，保温20分钟的条件下，获得Fe-Cr块体，然后在高能球磨机中球磨8小时制 得合金粉体。
[0013] 实施本发明上述所提供的一种铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法，与现有制 备方法相比，本方法工艺及其设备简单，成本低廉，所制备的高温润滑块体材料的润滑相在 基体中以单质形式存在且分布均匀，致密度高，结构均匀， 在25°C至800°C之间具有低摩擦系数和磨损率。
【附图说明】
[0014] 图1是本方法制备的块体材料的组织结构SM图片。图示材料致密度高、结构均 匀，润滑相在基体中均匀分布。
[0015] 图2是本方法制备的块体材料摩擦系数随温度变化曲线。在25°C至800°C范围内 摩擦系数维持在〇. 4左右。
[0016] 图3是本方法制备的块体材料磨损率随温度变化曲线。在25°C至800°C范围内磨 损率保持在I. 5X l(r4mmV(m · N)至4. 0X · N)，随温度升高略有下降。
【具体实施方式】
[0017] 实施上述本发明所提供的一种铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法，该制备方 法的具体步骤如下。
[0018] 首先是按质量百分比称取Fe79%+Cr21%组成Fe-Cr合金粉末作为基体合金粉末备 料。
[0019] 其次是制备基体合金粉末，制备该基体合金粉末的方法是将基体合金粉末置于行 星球磨机中混合均匀，再在金属模具中施加以35MPa的压力将物料压成胚体，后置于高温 烧结炉中，在烧结温度为1100°C，保温20分钟的条件下，获得Fe-Cr块体，然后在高能球磨 机中球磨8小时制得合金粉体。
[0020] 最后是制备高温自润滑块体材料，该自润滑块体材料的制备方法是分别秤取质 量百分比为BaF26-10%、Ag8-12%、Mo7. 5-9. 5%以及余量为Fe-Cr合金的粉末，并将粉末置 于球磨机中，以300转/分的速度下混合4-12小时，获得混合均匀的合金粉体，后将混合 均匀的合金粉体置于石墨模具中，并在真空热压烧结炉中进行热压烧结，热压烧结温度为 950-1200°C，热压烧结压力20-40MPa，保温时间为20-40分钟，烧结后随炉冷却后，制得 (FeCr) -BaF2-Ag-Mo高温自润滑块体材料。
[0021] 上述实施方法制得的（FeCr)-BaF2-Ag-Mo高温自润滑块体材料，采用维氏硬度计 测试材料的硬度，测试条件采用载荷300g，加载时间为10s，材料的硬度为2. 0-2. 5GPa。应 用阿基米德排水法进行密度测试，材料的密度为7. 3-7. 7g/cm3。
[0022] 上述实施方法制得的（FeCr) -BaF2-Ag-Mo高温自润滑块体材料，采用HT-1000型 高温摩擦试验机评价材料的高温摩擦学性能，采用球-盘测试方式，摩擦对偶采用Si3N4陶瓷球，滑动速度为0. 19m/s，载荷为10N，测试时间为20分钟，测试温度为室温、200°C、 400°C、600°C、800°C。摩擦系数及磨损率均取3次测试结果的平均值，数据重现性较好。
[0023] 下面通过实施例对本发明的【具体实施方式】做出详细说明。
[0024] 实施例1 一种铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法，该方法是分别秤取质量百分比为8&匕粉 末6%、Ag粉末10%、Mo粉末7. 5%、Fe-Cr合金粉末76. 5%，将各粉末置于高能球磨机中，以 300转/分的速度进行混合10小时，得到混合均匀的粉体，再将混合均匀的粉体置于石墨模 具中，并在真空热压烧结炉中进行热压烧结，热压烧结温度为950°C，保温时间为40分钟， 施加压力35MPa，烧结结束后随炉冷却后，得到（FeCr)-6BaF2-10Ag-7. 5Mo高温自润滑块体 材料。
[0025] 所制备的铁铬基高温自润滑块体材料的维氏硬度为2. 5GPa，密度为7. 68g/cm3,室 温至800°C范围内的平均摩擦系数和磨损率见表1。
[0026] 表 1
[0027] 实施例2 一种铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法，该方法是分别秤取质量百分比为8&匕粉 末8%、Ag粉末10%、M〇粉末8. 5%以及Fe-Cr合金粉末73. 5%，将各粉末置于高能球磨机中，以 300转/分的速度进行混合8小时，得到混合均匀的粉体，将混合均匀的粉体置于石墨模具 中，并在真空热压烧结炉中进行热压烧结，采用ll〇〇°C，保温时间30分钟，施加压力35MPa， 烧结结束后，随炉冷却后，得到（Fe-Cr)-8BaF2-10Ag-8. 5Mo高温自润滑块体材料。
[0028] 所制备的铁铬基高温自润滑块体材料的维氏硬度为2. 3GPa，密度为7. 58g/cm3,室 温至800°C范围内的平均摩擦系数和磨损率见表2。
[0029] 表 2
[0030] 实施例3 一种铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法，该方法是分别秤取质量百分比为 BaF210%、Agl2%、Mo9. 5%、Fe-Cr合金粉68. 5,将粉末在高能球磨机中以300转/分的速度下 混合12个小时，得到混合均匀的粉体，将混合均匀的粉体放入石墨模具，置于真空热压烧 结炉中进行热压烧结，采用1200°C，保温时间20分钟，施加压力40MPa，烧结结束后随炉冷 却后得到（Fe-Cr)-10BaF2-12Ag-9. 5Mo高温自润滑块体材料。
[0031] 所制备的铁铬基高温自润滑块体材料的维氏硬度为2. lGPa，密度为7. 53g/cm3,室 温至800°C范围内的平均摩擦系数和磨损率见表3。
[0032] 表 3
【主权项】
1. 一种铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法，其所述制备方法是按质量百分比分别 秤取BaF26-10%、Ag8-12%、Mo7. 5-9. 5%以及余量为Fe-Cr合金的粉未，在球磨机中以300 转/分的速度混合4-12小时，获得混合均匀的合金粉体，然后将混合均匀的合金粉体置 于石墨模具，并在真空热压烧结炉中进行热压烧结，热压温度为950-120(TC，热压压力为 20-40MPa，保温时间为20-40分钟，烧结后随炉温冷却后，获得（FeCr)-BaF2-Ag-Mo高温自 润滑块体材料。2. 如权利要求1所述的铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法，其所述Fe-Cr合金粉 未是基体合金粉末，其基体合金粉末的组成及其含量按质量百分比为Fe79%+Cr21%。3. 如权利要求2所述的铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法，其所述基体合金粉末 的制备方法是将基体合金粉体置于行星球磨机中混合均匀，再在金属模具中施加35MPa的 压力将物料压成胚体，后置于高温烧结炉中，在烧结温度为1100°C，保温20分钟的条件下， 获得Fe-Cr块体，然后在高能球磨机中球磨8小时制得合金粉末。4. 如权利要求1所述的铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法，其所述获得 (FeCr)-BaF2-Ag-Mo高温自润滑块体材料的硬度为2. 0-2. 5GPa，密度为7. 3-7. 7g/cm3,润滑 相在基体中以单质形式存在且分布均匀，并在25°C至800°C之间具有低的摩擦系数和磨损 率。
【专利摘要】一种铁铬基高温自润滑块体材料的制备方法是将质量百分比为BaF26-10%、Ag8-12%、Mo7.5-9.5%以及余量为Fe-Cr合金的粉末，在球磨机中以300转/分的速度下混合4-12个小时，获得混合均匀的合金粉体，后将混合均匀的合金粉体置于石墨模具中，在真空热压烧结炉中进行热压烧结，热压温度为950-1200℃，热压压力为20-40MPa，保温时间为20-40分钟，烧结后随炉冷却后，获得(FeCr)-BaF2-Ag-Mo高温自润滑块体材料。本方法所制备材料的润滑相在基体中以单质形式存在，且分布均匀，致密度高，在25℃至800℃之间具有低摩擦系数和磨损率，而且工艺及其设备简单，成本低廉，适合于工业化生产。
【IPC分类】C22C33/02, C22C38/22
【公开号】CN104928584
【申请号】CN201510248932
【发明人】崔功军, 卢磊, 韩俊瑞
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月16日