[发明专利]一种以Ti3SiC2为润滑相的M50基自润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种以Ti₃SiC₂为润滑相的新型M50基自润滑复合材料，它以M50钢为基体材料，以Ti₃SiC₂为润滑相，润滑相的质量为基体材料质量的(8.0‑12.0)wt.％，由采用水气联合雾化法制取含Ti₃SiC₂的M50球形粉末，再采用3D打印制备得到M50‑Ti₃SiC₂自润滑复合材料。本发明制备的一种以Ti₃SiC₂为润滑相的新型M50基自润滑复合材料具有优良的摩擦学性能，制备过程周期短，工艺参数容易控制，适用于规模化批量生产。

技术领域

本发明涉及一种以Ti₃SiC₂为润滑相的M50基自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

M50轴承钢由于在高温环境中能保持高的尺寸稳定性，硬度和接触疲劳性能，所以常常被用来制作航空发动机主轴轴承。随着现代航空事业的不断发展，对航空发动机主轴轴承提出了更高的要求，同时对M50轴承钢的摩擦学性能提出了挑战。

目前，关于M50基自润滑复合材料的研究尚未见报道，并且目前对于金属基自润滑复合材料的制备主要还是采用放电等离子烧结技术([4]史晓亮，徐增师，王莽，翟文正，章桥新，姚杰，宋思远，王玉伏，冯四平，张崧.TiAl-C-Ag-Ti₂AlC-TiC自润滑复合材料及其制备方法[P].湖北：CN102888549A,2013-1-23.)。但放电等离子烧结技术有其不足之处，如：放电等离子技术采用了石墨模具，使得烧结体最终要进行打磨等工艺，并且利用放电等离子技术制得的烧结体形状较简单。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种以Ti₃SiC₂为润滑相的M50基自润滑复合材料及其制备方法，具有较低的摩擦系数与磨损率，有效地提高了M50轴承钢的摩擦学性能。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种新型M50基自润滑复合材料，主要包括基体材料和润滑相，它以M50钢为基体材料，以Ti₃SiC₂为润滑相。

按上述方案，所述润滑相的质量为基体材料质量的(8.0-12.0)wt.％.

按上述方案，所述基体材料M50钢主要包括元素C、Mn、Si、Ni、Cr、Cu、Mo、V和 Fe等。优选地，本发明中所述基体材料M50钢中各元素按质量百分比计为：C 0.75- 0.85％，Mn≤0.35％，Si≤0.35％，Ni≤0.20％，Cr3.75-4.25％，Cu≤0.20％，Mo 4.00-4.50％，V 0.90-1.10％，以及余量的Fe。最优选地，本发明所述基体材料M50钢中元素C、Mn、Si、 Ni、Cr、Cu、Mo、V和Fe质量比比值为0.80：0.30：0.30：0.20：4.0：0.20：4.20：1.0： 89.0。

上述以Ti₃SiC₂为润滑相的新型M50基自润滑复合材料，它由含Ti₃SiC₂的M50球形粉末采用3D打印(选区激光融化(SLM)技术)制备而成。该含Ti₃SiC₂的M50球形粉末由Ti₃SiC₂和M50钢组成，Ti₃SiC₂质量为M50钢质量的(8.0-12.0)wt.％。

上述方案中，3D打印工艺参数为：激光功率为450-500W，扫描速度为1800-2000mm/s，铺粉厚度为0.05-0.08mm，搭接率为40％，光斑直径为0.15mm，扫描间距为0.09mm。